OpenCV濾波器核心Kernel

2021-08-20 22:37:06 字數 2240 閱讀 2702

在影象處理中許多濾波器(濾波函式)都會使用核(kernel),那麼什麼是呢?

核其實是一組權重,決定了如何利用某乙個點周圍的畫素點來計算新的畫素點,核也被稱為卷積矩陣,對乙個區域的畫素做調和或者卷積運算,通常基於核的濾波器被稱為卷積濾波器。opencv中的filter2d()函式,可以運用由使用者指定的任意核來計算。

核是什麼樣的格式?

通常核是乙個二位陣列,特徵是奇數行、奇數列,中心位置對應著感興趣的畫素,陣列每乙個元素為整數或者浮點數,相對應值的大小對應其權重,比如:

kernel1=numpy.array([[-1, -1,-1],

[-1, 9, -1],

[-1,-1,-1]])

表明感興趣的畫素值權重為9,相鄰區域權重為-1,而計算則為將中心畫素值乘以9,減去周圍所有的畫素,如果感興趣的畫素與周圍畫素存在差異,則該差異會被放大,達到了銳化的目的。【注意】權重加起來和為1,這樣做的結果是不會改變影象的亮度,如果權重之和為0,則會得到乙個邊緣檢測核,將邊緣轉為白色,而非邊緣區域轉為黑色。

使用方法:cv2.filter2d(inputarray=img, depth=-1,kernel, outputarray=dst)

depth指定影象每個通道的位深度(位深度cv2.cv_8u表示每個通道為8位),關於這部分詳解內容見參看鏈結[1],為負值表示目標影象和源影象保持一致。而針對彩色影象,filter2d會對每乙個通道都使用相同的核,如果要用不同的核,需要使用split()和merge()函式。

python實現各種濾波及其表現:

卷積類:

class convolutionfilter(object):

"""乙個普通的卷積濾波器(灰度圖或者彩圖)

"""def __init__(self,kernel):

self._kernel=kernel

dst=cv2.filter2d(src,-1,self._kernel)

return dst

銳化濾波器類(sharpenfilter):

class sharpenfilter(convolutionfilter):

"""乙個指定核的濾波器

"""def __init__(self):

kernel=numpy.array([[-1,-1,-1],

[-1,9,-1],

[-1,-1,-1]])

convolutionfilter.__init__(self,kernel)

實現不同的濾波器只需要修改相應的核即可,比較有意思的

乙個核,它不對稱,同時具有模糊(因為有正的權重)和銳化(因為負的權重)的作用,會產生浮雕(emboss)的效果:

kernel=numpy.array([[-2, -1, 0],

[-1, 1, 1],

[0, 1, 2]])

呼叫起來也很方便:
import cv2

#emboss濾波效果

embossfilter=filters.embossfilter()

cv2.imshow('embossimage',embossimg)

cv2.waitkey(0)cv2.destroyallwindows()

下面看看實際處理效果:

圖從左至右由上至下分別為:1)原圖 2)銳化 3)自編核 4)模糊處理 5)浮雕 6)canny邊緣檢測

單單是改變核,哪怕是某乙個元素的值,實現的功能可能就會不同,而要注意的是在邊緣檢測前往往會對影象進行模糊處理,可以很好的解決將雜訊錯誤的識別為邊緣的問題,opencv內常用的模糊方法有blur()(簡單的算術平均),medianblur(src,blurksize)以及gaussianblur(src,ksize)。

目的相同,不同的核其效果也會有所差別,方法的選擇取決於你的目的。

參考文獻

opencv 3計算機視覺 python語言實現(第2版)

opencv2函式學習之blur,gaussianblur,medianblur和bilateralfilter:實現影象平滑處理

opencv 高通濾波器

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