Faltung

Überblick

Die Funktion "Faltung" führt die Filterung der Pixelwerte in einem Bild aus, z. B. für das Scharf- oder Weichzeichnen eines Bildes, für das Ermitteln der Kanten in einem Bild oder für andere Kernel-basierte Verbesserungen. Filter werden verwendet, um die Qualität eines Raster-Bilds durch das Entfernen von unkorrekten Daten oder durch die Erweiterung von Features in den Daten zu verbessern Diese Faltungsfilter werden auf einen bewegten, überlappenden Kernel (Fenster oder Nachbarschaft) angewendet (z. B. 3 x 3). Die Funktion "Faltung" filtert Ihre Arbeit durch eine Berechnung des Pixelwertes auf Grundlage der Gewichtung seiner Nachbarn..

Hinweise

Es gibt eine Reihe von Faltungsfiltern, die in dieser Funktion ausgewählt werden können. Sie können auch einen benutzerdefinierten Typ auswählen und eigene Kernel-Werte eingeben.

Wenden Sie für ein optimales Ergebnis eine Histogrammstreckung an, um den Kontrast oder die Helligkeit des Bildes anzupassen und Features hervorzuheben.

Parameter

Parameter	Beschreibung
Raster	Das Eingabe-Raster-Dataset.
Typ	Wählen Sie den Filtertyp aus, den Sie durchführen möchten. Es sind Optionen zum Scharf- und Weichzeichnen sowie zum Erkennen von Kanten verfügbar; außerdem können Sie eigene Kerne-basierte Filter festlegen.
Kernel	Diese Tabelle zeigt, wie die einzelnen Pixel bei der Filterung gewichtet werden. Diese Tabelle kann bearbeitet werden, wenn Sie Benutzerdefiniert als Typ auswählen.

Weitere Informationen zur Funktionsweise von Faltung

In den folgenden Tabellen wird jeder Filter auf eines der beiden Bilder angewendet:

Ungefiltertes Graustufenbild

Ungefiltertes Farbbild

Kantenerkennungsfilter

Verlaufstypen

Verlaufsfilter können in 45-Grad-Schritten für die Kantenerkennung verwendet werden.

Type	Beschreibung	Beispiel
Gradient Ost	Ein 3x3-Filter 1 0 -1 2 0 -2 1 0 -1
Gradient Nord	Ein 3x3-Filter -1 -2 -1 0 0 0 1 2 1
Gradient Nordost	Ein 3x3-Filter 0 -1 -2 1 0 -1 2 1 0
Gradient Nordwest	Ein 3x3-Filter -2 -1 0 -1 0 1 0 1 2
Gradient Süd	Ein 3x3-Filter 1 2 1 0 0 0 -1 -2 -1
Gradient West	Ein 3x3-Filter -1 0 1 -2 0 2 -1 0 1

Laplace-Typen

Für die Kantenerkennung werden oft Laplace-Filter verwendet. Sie werden meist auf ein Bild angewendet, das geglättet wurde, um zuerst seine Empfindlichkeit für Rauschen zu reduzieren.

Type	Beschreibung	Beispiel
Laplace-Operator 3x3	Ein 3x3-Filter 0 -1 0 -1 4 -1 0 -1 0
Laplace-Operator 5x5	Ein 5x5-Filter 0 0 -1 0 0 0 -1 -2 -1 0 -1 -2 17 -2 -1 0 -1 -2 -1 0 0 0 -1 0 0

Typen von Linienerkennung

Linienerkennungsfilter, wie Verlaufsfilter, können verwendet werden, um eine Kantenerkennung durchzuführen.

Sie erzielen möglicherweise bessere Ergebnisse, wenn Sie vor einem Kantenerkennungsalgorithmus einen Glättungsalgorithmus anwenden.

Type	Beschreibung	Beispiel
Linienerkennung horizontal	Ein 3x3-Filter -1 -1 -1 2 2 2 -1 -1 -1
Linienerkennung links diagonal	Ein 3x3-Filter 2 -1 -1 -1 2 -1 -1 -1 2
Linienerkennung rechts diagonal	Ein 3x3-Filter -1 -1 2 -1 2 -1 2 -1 -1
Linienerkennung vertikal	Ein 3x3-Filter -1 0 -1 -1 2 -1 -1 2 -1

Sobel-Typen

Der Sobel-Filter wird zur Kantenerkennung verwendet.

Type	Beschreibung	Beispiel
Sobel horizontal	Ein 3x3-Filter -1 -2 -1 0 0 0 1 2 1
Sobel vertikal	Ein 3x3-Filter -1 0 1 -2 0 2 -1 0 1

Schärfungs- und Glättungsfilter

Schärfungstypen

Der Schärfungsfilter (Hochpassfilter) betont den relativen Unterschied zwischen den Werten und ihren Nachbarn. Ein Hochpassfilter berechnet mithilfe einer gewichteten Kernel-Nachbarschaft für jede Zelle der Eingabe die fokale Summenstatistik. Er stellt die Grenzen zwischen Features (z. B. einem Gewässer und einem angrenzenden Wald) dar und schärft so die Kanten zwischen Objekten. Der Hochpassfilter wird als Kantenerweiterungsfilter bezeichnet. Der Kernel des Hochpassfilters legt fest, welche Zellen in der Nachbarschaft verwendet und wie sie gewichtet werden sollen (durch Multiplizieren).

Type	Beschreibung	Beispiel
Schärfen	Ein 3x3-Filter 0 -0.25 0 -0.25 2 -0.25 0 -0.25 0
Schärfen II	Ein 3x3-Filter -0.25 -0.25 -0.25 -0.25 3 -0.25 -0.25 -0.25 -0.25
Schärfen 3x3	Ein 3x3-Hochpassfilter -1 -1 -1 -1 9 -1 -1 -1 -1
Schärfen 5x5	Ein 5x5-Hochpassfilter -1 -3 -4 -3 -1 -3 0 6 0 -3 -4 6 21 6 -4 -3 0 6 0 -3 -1 -3 -4 -3 -1

Typen von Glättungen

Glättungsfilter (Tiefpassfilter) glätten die Daten, indem sie lokale Variation reduzieren und Rauschen entfernen. Der Tiefpassfilter berechnet den Durchschnittswert (Mittelwert) für jede Nachbarschaft. Dadurch werden die hohen und niedrigen Werte in jeder Nachbarschaft gemittelt und so die extremen Werte in den Daten reduziert.

Type	Beschreibung	Beispiel
Geglättetes arithmetisches Mittel	Ein 3x3-Filter 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111
Glätten 3x3	Ein 3x3-Tiefpassfilter 1 2 1 2 4 2 1 2 1
Glätten 5x5	Ein 5x5-Tiefpassfilter 1 1 1 1 1 1 4 4 4 1 1 4 12 4 1 1 4 4 4 1 1 1 1 1 1

Andere Filter

Punktverteilungstyp

Die Punktverteilungsfunktion gibt die Lichtverteilung von einer Punktquelle durch eine Linse an. Dadurch entsteht eine leichte Unschärfe.

Type	Beschreibung	Beispiel
Punktverteilung	Ein 3x3-Filter -0.627 0.352 -0.627 0.352 2.923 0.352 -0.627 0.352 -0.627