Функция Свертка выполняет фильтрацию значений пикселов в изображении, которая может использоваться для повышения резкости изображения, размывания изображения, определения ребер в пределах изображения или других усовершенствований, основанных на ядре фильтрации.
Входные данные для этой функции:
- Входной растр
- Тип
- Ядро
Типы фильтров свертки
Фильтры используются для повышения качества растрового изображения путем устранения ложных данных или улучшения характеристик данных. Эти фильтры свертки применяются к движущемуся, перекрывающему ядру (окну или окрестности), например, 3 x 3. Фильтры свертки работают путем вычисления значения пиксела на основе взвешивания его соседей.
Существует несколько типов фильтров свертки, которые вы можете использовать в этой функции. Вы также можете задать тип Определен пользователем и ввести свои значения ядра.
Вы можете применить фильтр медианы к изображению, задав вес 1/9 для ядра 3 x 3, тем самым давая каждому пикселу в ядре равный вес. Этот фильтр можно использовать для сглаживания изображения. Есть другие ядра, которые можно использовать для выделения и подчеркивания границ (ребер). Вы можете объединять фильтры для достижения определенных результатов. Например, вы можете применить фильтр, который удалит пятно или сгладит изображение, а затем применить фильтр, который выявит ребра.
Для достижения лучших результатов отображения вы можете применить растяжку гистограммы, чтобы настроить контраст и яркость изображения, что поможет выделить пространственные объекты.
Дальнейшие примеры применяются к одному из следующих изображений:
Фильтры выявления ребер
Типы градиента
Фильтры градиента могут использоваться для выявления ребер с шагом в 45 градусов.
| Тип | Описание | Пример: |
|---|---|---|
Восточный градиент | Фильтр 3 х 3 1 0 -1 2 0 -2 1 0 -1 |
|
Северный градиент | Фильтр 3 х 3 -1 -2 -1 0 0 0 1 2 1 |
|
Северо-восточный градиент | Фильтр 3 х 3 0 -1 -2 1 0 -1 2 1 0 |
|
Северо-западный градиент | Фильтр 3 х 3 -2 -1 0 -1 0 1 0 1 2 |
|
Южный градиент | Фильтр 3 х 3 1 2 1 0 0 0 -1 -2 -1 |
|
Западный градиент | Фильтр 3 х 3 -1 0 1 -2 0 2 -1 0 1 |
|
Типы Лапласа
Фильтры Лапласа часто используются для выявления ребер. Он часто применяется к изображению, которое сначала было сглажено, для уменьшения его чувствительности к шуму.
| Тип | Описание | Пример: |
|---|---|---|
Лапласиан 3x3 | Фильтр 3 х 3 0 -1 0 -1 4 -1 0 -1 0 |
|
Лапласиан 5x5 | Фильтр 5 х 5 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 |
|
Типы выявления линий
Такие фильтры выявления линий, как фильтры градиента, могут использоваться для выявления ребер.
Вы можете получить лучшие результаты, если примените алгоритм сглаживания до алгоритма выявления ребер.
| Тип | Описание | Пример: |
|---|---|---|
Выявление линий по горизонтали | Фильтр 3 х 3 -1 -1 -1 2 2 2 -1 -1 -1 |
|
Выявление линий по диагонали влево | Фильтр 3 х 3 2 -1 -1 -1 2 -1 -1 -1 2 |
|
Выявление линий по диагонали вправо | Фильтр 3 х 3 -1 -1 2 -1 2 -1 2 -1 -1 |
|
Выявление линий по вертикали | Фильтр 3 х 3 -1 0 -1 -1 2 -1 -1 2 -1 |
|
Типы Собеля
Фильтр Собеля используется для выявления ребер.
| Тип | Описание | Пример: |
|---|---|---|
Оператор Собеля по горизонтали | Фильтр 3 х 3 -1 -2 -1 0 0 0 1 2 1 |
|
Оператор Собеля по вертикали | Фильтр 3 х 3 -1 0 1 -2 0 2 -1 0 1 |
|
Фильтры Увеличение резкости и Сглаживание
Типы повышения резкости
Фильтр увеличения резкости (высокочастотный) подчеркивает сравнительное различие в значениях с соседями. Высокочастотный фильтр вычисляет фокальную суммарную статистику для каждой ячейки входных данных с помощью взвешенной окрестности ядра. Это позволяет выявить границы между пространственными объектами (например, границу между водным массивом и лесом), таким образом, подчеркивая ребра между объектами. Высокочастотный фильтр называется фильтром улучшения границ (ребер, краев). Ядро высокочастотного фильтра определяет, какие ячейки нужно использовать в окрестности, и то, насколько их взвешивать (перемножая их).
| Тип | Описание | Пример: |
|---|---|---|
Резкость | Фильтр 3 х 3 0 -0.25 0 -0.25 2 -0.25 0 -0.25 0 |
|
Резкость II | Фильтр 3 х 3 -0.25 -0.25 -0.25 -0.25 3 -0.25 -0.25 -0.25 -0.25 |
|
Повышение резкости 3x3 | Высокочастотный фильтр 3 x 3 -1 -1 -1 -1 9 -1 -1 -1 -1 |
|
Повышение резкости 5x5 | Высокочастотный фильтр 5 x 5 -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 |
|
Типы сглаживания
Фильтры сглаживания (низкочастотные) сглаживают данные, уменьшая локальное изменение и удаляя шум. Низкочастотный фильтр вычисляет среднее значение для каждой окрестности. Эффект в том, что большие и маленькие значения в каждой окрестности будут усредняться, что уменьшит экстремальные значения данных.
| Тип | Описание | Пример: |
|---|---|---|
Сглаживание по арифметическому среднему | Фильтр 3 х 3 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 0.111 |
|
Сглаживание 3x3 | Низкочастотный фильтр 3 x 3 1 2 1 2 4 2 1 2 1 |
|
Сглаживание 5x5 | Низкочастотный фильтр 5 x 5 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 |
|
Другие фильтры
Тип рассеяния точки
Функция рассеяния точки описывает распространение света от точечного источника через линзу. Это приводит к незначительному эффекту размывания границ.
| Тип | Описание | Пример: |
|---|---|---|
Рассеяние точки | Фильтр 3 х 3 -0.627 0.352 -0.627 0.352 2.923 0.352 -0.627 0.352 -0.627 |
|
