Image Processsing C3 Spatial Filtering 空間濾波

3.1 空間濾波

空間濾波,就是直接在灰度值上靶瘸,做一些濾波操作苫亦。濾波一詞,其實(shí)來源于頻域怨咪,將某個(gè)頻率成分濾除的意思屋剑。大部分線性的空間濾波器(比如均值濾波器),是在空間上進(jìn)行一些灰度值上的操作诗眨,這個(gè)線性空間濾波器與頻域?yàn)V波器有一一對應(yīng)的關(guān)系(比如均值濾波器其本質(zhì)就是低通濾波器)唉匾,這樣會(huì)有助于理解這個(gè)濾波器的特性。然而匠楚,對于非線性的濾波器(比如最大值巍膘,最小值和中央值濾波器)的話,則沒有這樣一個(gè)一一對應(yīng)的關(guān)系油啤。
空間濾波的計(jì)算方式為典徘,對每個(gè)像素p:
p'=f(N_p)
其中N_p為p的鄰域。
比較常見的濾波器有均值濾波益咬、最大濾波:
p'=\frac{1}{9}(p_0+p_1+...+p_8)\\ p'=max(p_0,p_1,...p_8)

3.2 濾波器

3.2.1 線性濾波器

均值濾波器本質(zhì)是線性濾波器逮诲,線性濾波器的通用公式為:
p'=\sum_i w_ip_i\\ 即p'(x,y)=\sum_{s=-a}^{a}\sum_{s=-b}^w(s,t)p(x+s,y+t)
公式中的w(s,t)稱為kernel幽告,也就是濾波核(其實(shí)跟卷積核一個(gè)意思)

3.2.2 非線性濾波器

最大濾波梅鹦、最小濾波都是非線性濾波。

3.3 平滑濾波

平滑濾波又稱低通(Low-pass)濾波冗锁,一般有均值濾波核加權(quán)濾波兩種方法齐唆。

做法并不難理解,通過計(jì)算周圍的點(diǎn)冻河,去掉一些噪聲箍邮,使圖片更加平滑。
例子如下叨叙,不難看出锭弊,隨著濾波核的增大,模糊程度會(huì)不斷變大擂错。


3.3.1 均值濾波

快速均值濾波

積分圖
圖像I的積分圖S是與其大小相同的圖像味滞,S的每一像素S(u,v)存儲(chǔ)的事I(u,v)左上角所有像素的顏色值之和。積分圖很容易獲得,只需要一編掃描即可剑鞍。

基于積分圖昨凡,可以執(zhí)行O(1)的均值濾波。獲取積分圖后蚁署,假設(shè)濾波核大小為2W+1,只需計(jì)算:
O(u,v)=\frac{1}{Z}[S(u+w,v+w)+S(u-w-1,v-w-1)-S(u+w,v-w-q)+S(u-w-1,v+w)]\\ Z=(2w+1)*(2w+1)

3.4 銳化濾波(sharpening filter)

銳化濾波就是將圖片特征凸顯出來便脊,相當(dāng)于均值濾波的反向操作。

3.4.1 基本銳化濾波

濾波核的特點(diǎn):
)濾波器中心有正系數(shù)形用,而在邊緣有負(fù)的系數(shù)
)總和為0



這種方法常用于邊緣檢測就轧。

3.4.2 導(dǎo)數(shù)濾波器(Derivative Filter)


圖像平均類似于積分,導(dǎo)致圖像模糊
而使用圖像差分田度,就有可能得到圖像銳化。圖像處理中最常用的差分工具就是梯度解愤。

Roberts算子

Prewitt算子

Sobel算子

二階導(dǎo)數(shù)-拉普拉斯算子

3.4.3 高提升濾波(High boost filter)

高提升濾波一般用于使得圖片更加清晰镇饺。其步驟大致如下,首先將圖片模糊化送讲,然后從原圖中奸笤,將其模糊形式去除。

從而得到圖像的反銳化掩蔽哼鬓,然后用將其疊加至原圖上监右,從而使得圖像更清晰。

當(dāng)k=1的時(shí)候异希,這個(gè)操作稱為反銳化掩蔽健盒。當(dāng)k>1時(shí)候,這個(gè)操作稱為高提升濾波称簿。

3.5 順序統(tǒng)計(jì)濾波

Reference:
[https://blog.csdn.net/zhoufan900428/article/details/12884981](https://blog.csdn.net/zhoufan900428/article/details/1288498

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