平滑处理实现原理

平滑也称模糊, 是一项简单且使用频率很高的图像处理方法。

平滑处理时需要用到一个滤波器

。 最常用的滤波器是线性 滤波器,线性滤波处理的输出像素值(例如:)是输入像素值(例如:)的加权平均:

    

g(i,j) = \sum_{k,l} f(i+k, j+l) h(k,l)

称为核

, 它仅仅是一个加权系数。

这里涉及一种叫做“卷积”的运算,那么卷积是什么呢?

卷积是在每一个图像块与某个算子(核)之间进行的运算。

核?!

nbsp;
dsds

核就是一个固定大小的数值数组。该数组带有一个锚点

 ,一般位于数组中央。

kernel example

 可是这怎么运算啊?

假如你想得到图像的某个特定位置的卷积值,可用下列方法计算:

将核的锚点放在该特定位置的像素上,同时,核内的其他值与该像素邻域的各像素重合;将核内各值与相应像素值相乘,并将乘积相加;将所得结果放到与锚点对应的像素上;对图像所有像素重复上述过程。

用公式表示上述过程如下:

    

在图像边缘的卷积怎么办呢?

计算卷积前,需要通过复制源图像的边界创建虚拟像素,这样边缘的地方也有足够像素计算卷积了。这就是为什么上一篇文章需要做虚拟边缘函数。

均值平滑

均值平滑实际上就是内核元素全是1的卷积运算,然后再除以内核的大小,用数学表达式来表示就是:

  

\texttt{K} = \frac{1}{\texttt{ksize.width*ksize.height}} \begin{bmatrix} 1 & 1 & 1 & \cdots & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & \cdots & 1 & 1 \\ \hdotsfor{6} \\ 1 & 1 & 1 & \cdots & 1 & 1 \\ \end{bmatrix}

下面我们来实现均值平滑函数blur:

复制代码 代码如下:


function blur(__src, __size1, __size2, __borderType, __dst){
if(__src.type && __src.type == "CV_RGBA"){
var height = __src.row,
width = __src.col,
dst = __dst || new Mat(height, width, CV_RGBA),
dstData = dst.data;
var size1 = __size1 || 3,
size2 = __size2 || size1,
size = size1 * size2;
if(size1 % 2 !== 1 || size2 % 2 !== 1){
console.error("size大小必须是奇数");
return __src;
}
var startX = Math.floor(size1 / 2),
startY = Math.floor(size2 / 2);
var withBorderMat = copyMakeBorder(__src, startY, startX, 0, 0, __borderType),
mData = withBorderMat.data,
mWidth = withBorderMat.col;

var newValue, nowX, offsetY, offsetI;
var i, j, c, y, x;

for(i = height; i--;){
offsetI = i * width;
for(j = width; j--;){
for(c = 3; c--;){
newValue = 0;
for(y = size2; y--;){
offsetY = (y + i) * mWidth * 4;
for(x = size1; x--;){
nowX = (x + j) * 4 + c;
newValue += mData[offsetY + nowX];
}
}
dstData[(j + offsetI) * 4 + c] = newValue / size;
}
dstData[(j + offsetI) * 4 + 3] = mData[offsetY + startY * mWidth * 4 + (j + startX) * 4 + 3];
}
}

}else{
console.error("不支持类型。");
}
return dst;
}


其中size1和size2分别是核的横向和纵向大小,并且必须是正奇数。

高斯平滑

最有用的滤波器 (尽管不是最快的)。 高斯滤波是将输入数组的每一个像素点与高斯内核

卷积将卷积和当作输出像素值。

http://www.cnblogs.com/http://www.cnblogs.com/_images/Smoothing_Tutorial_theory_gaussian_0.jpg

参考一维高斯函数,我们可以看见,他是个中间大两边小的函数。

所以高斯滤波器其加权数是中间大,四周小的。

其二维高斯函数为:

     

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