1. 程式人生 > >影象卷積原理及運算方法

影象卷積原理及運算方法

原理

卷積,有時也叫運算元。用一個模板去和另一個圖片對比,進行卷積運算。目的是使目標與目標之間的差距變得更大。卷積在數字影象處理中最常見的應用為銳化和邊緣提取。
邊緣提取,假如目標畫素點和它周邊的值(上下左右前後的臨點,具體的比鄰範圍依賴於運算元的大小,3*3的運算元比鄰範圍為1,5*5的為2,以此類推)得有較大差異,那麼就可以通過這個運算元對原圖矩陣中的這個位置進行卷積運算,得出的值和該畫素點原來的灰度值會產生顯著的差異。當這種前後差異超過我們預設的範圍後,就將這個畫素點標記為0(白色),其餘點標記為255(黑色),這樣就得到了一黑色為背景,白色線條作為邊緣或形狀的邊緣提取效果圖。
銳化運算元

:通過卷積運算,可以增大矩陣每一個元素與周邊元素的方差,輕則起到銳化作用,重則成了邊緣提取。反之,則是去噪過程。這種矩陣運算 可以在空間域上,影象經過量化其實就是以矩陣的形式存在的。

運算方法

假設卷積核h為
這裡寫圖片描述
待處理矩陣x為
這裡寫圖片描述
求x*h

  1. 將卷積核旋轉180°,即
    這裡寫圖片描述

  2. 將卷積核h的中心對準x的第一個元素,然後h和x重疊的元素相乘,h中不與x重疊的地方x用0代替,再將相乘後h對應的元素相加,得到結果矩陣中Y的第一個元素。如:
    這裡寫圖片描述
    所以結果矩陣中的第一個元素Y11 = -1 * 0 + -2 * 0 + -1 * 0 + 0 * 0 + 0 * 1 + 0 * 2 + 1 * 0 + 2 * 5 + 1 * 6 = 16

  3. x中的每一個元素都用這樣的方法來計算,得到的卷積結果矩陣為
    這裡寫圖片描述