Kontrasztos szűrők
Kezdőlap | Rólunk | visszacsatolás
Ha a kiegyenlítő szűrők csökkentik a kép helyi kontrasztját, elmosódva, akkor a kontrasztot erősítő szűrők ellentétes hatással bírnak. A kontrasztot növelő szűrő magja 1-nél nagyobb (0, 0), és az összes érték 1-gyel egyenlő.
Például a kontrasztjavító szűrő egy szűrő, amelynek mátrixa a mátrix által meghatározott:
A kontraszt növelésének hatása abból adódik, hogy a szűrő hangsúlyozza a szomszédos képpontok intenzitásának különbségét, eltávolítva ezeket az intenzitásokat egymástól (4.20. Ábra). Ez a hatás erősebb lesz, annál inkább a mag központi tagjának értéke. Az eredeti kép szűrőjének eredményét (4.20. Ábra, a) az 1. ábra mutatja. 4.20, b, a 3. ábrán látható. 4,20, c.
Ábra. 4.20. Példa kontrasztszűrő használatára
A lineáris kontrasztot növelő szűrés jellemző alakja észrevehető fény és kevésbé észrevehető sötét halók a határok körül.
A különbségi szűrőket gyakran használják a képek határainak megtalálásához. A differenciálművelet használatos, amely kiszámítja a kép fényerejének gradiense [2] hozzávetőleges értékét. Az ilyen operátor alkalmazásának eredménye a kép minden pontján vagy a fényerő gradiens vektora ezen a ponton, vagy annak normája.
Az eredmény azt mutatja, hogy a kép fényereje élesen vagy "simán" változik minden ponton, és így a pont megtalálása az arcon, valamint a határ tájolása. A gyakorlatban a fényerőváltozás (a határhoz való tartozás valószínűsége) kiszámítása megbízhatóbb és könnyebben értelmezhető, mint az irányszámítás.
Ha egy tömör felület vagy sima színátmenetek vannak jelen a képen, akkor a képen megjelenő képen az ilyen területek fekete színűek lesznek. Ahol különbségek vannak (éles ugrások, élek), a fényerőváltozás meredeksége magas, és a végső képben ilyen fényes vonalak jelennek meg.
Matematikailag, a gradiens függvényében két változó minden egyes képet pont (ami a luminancia funkció) - kétdimenziós vektorral, amelynek az összetevői a származékai a fénysűrűség kép vízszintesen és függőlegesen. Minden pontjában a kép gradiens vektor orientált az irányt a legnagyobb növekedés a fényerő, és hossza megfelel a fényerő változás.
A képen található határok leképezésének egyik módja, ha egy szűrőt vagy egy Sobel operátort alkalmaz, ami lehetővé teszi, hogy pontatlan közelítést találjon a képátmenetben.
Szigorúan szólva az operátor 3 × 3 rendszermagot használ, amellyel az eredeti kép összecsukott, hogy kiszámítsa a származékok hozzávetőleges értékét vízszintesen és függőlegesen. Formálisan a Sobel-üzemeltető az alábbiak szerint van meghatározva:
Legyen A legyen az eredeti kép, és Gx és Gy két kép, ahol minden pont tartalmaz hozzávetőleges származékokat az x és y vonatkozásában. Ezek kiszámítása az alábbiak szerint történik:
ahol * kétdimenziós konvolúciós műveletet jelent (a lineáris szűrés működését, amelyet korábban tekintettünk).
Az x koordinátája itt jobbra nő, és y - "le". A kép minden pontján a gradiens közelítő értéke kiszámítható a kapott származékok hozzávetőleges értékeivel:
Ezen információk felhasználásával kiszámíthatjuk a gradiens irányát is:
ahol például a szög # 920; egyenlő nullával a függőleges határhoz, amelynek sötét oldala balra van.
A Gx és Gy konvolúciós műveletek külön-külön használhatók a függőleges és vízszintes határok megtalálásához. Az 1. ábrán. 4.21 példa alkalmazásának Gx konvolúciós (ábra. 4,21, b) és Gy (ábra. 4.21 in) az eredeti kép (ábra. 4,21, a). Abban az esetben, együttes használata a két Gx és Gy konvolúciós műveleteket tudjuk az eredményt kapjuk, ábrán látható. 4.22.
Ábra. 4.21. Példa függőleges és vízszintes határok megállapítására
Ellentétben kontrastopovyshayuschih és simító szűrők, amelyek nem változik az átlagos kép intenzitását (elemek összege a mag egyenlő eggyel), ennek eredményeként a különbség szereplők kapunk, általában egy átlagos képpont értéke közel nulla (az összeg az alapvető eleme zérus). Ebben az esetben a nullához közeli értékek fehéren jelennek meg. A fényerő értékének pixelei, amelyek egy bizonyos küszöbértéknél nagyobbnak bizonyultak, fekete színben jeleníthetők meg.
Megjegyezzük, hogy az összes olyan pixelek kiválasztása, amelyek értéke nagyobb, mint egy bizonyos küszöbérték, egy nemlineáris helyi művelet, amely a nemlineáris szűrés legegyszerűbb példája.
Ábra. 4.22. Példa a Sobel operátor használatára
A Sobel szűrőn kívül használhatja a Prewitt operátort vagy a Scharr operátort, hasonlóan a Sobel algoritmához, kivéve más mátrixok használatát.
A határok megtalálásának algoritmusa számos hátránnyal jár. A legfontosabb a bizonytalanság a küszöbérték kiválasztásában. A kép különböző részei esetében általában elfogadható eredményt kapunk lényegesen különböző küszöbértékeken. Ráadásul a különbözõ szűrõk nagyon érzékenyek a képzajra.
A nemlineáris szűrő és a lineáris szűrő közötti fő különbség az, hogy a nemlineáris szűrő kimenete nemlineáris módon alakul ki az eredeti kép adatai alapján.
A vonalszűrők, annak hatásainak sokfélesége ellenére, nem teszik lehetővé a legtermészetesebb műveletek elvégzését. Jó példa erre a fent említett küszöbszűrés. A küszöbszűrés eredménye bináris kép, amelyet a következőképpen definiálunk:
érték # 947; a szűrési küszöb. A küszöbszűrés a képfeldolgozás előkészítő szakaszaként használható a vektorizáció előtt.
Egy összetettebb szűrő, egy nem szomszédos szál, amely egy pixel szomszédságát használja, medián vagy medián szűrő. Itt, valamint a lineáris szűrőkben egy ablak mozog a képpontok köré, amelyek a végső intenzitás kialakulásában részt vevő pixeleket fedik le. Az ablakon belüli értékeket egydimenziós tömbként kezelik, amely növekvő sorrendben van rendezve. A rendezett tömb közepén lévő értéket a szűrő kimenetére táplálja.
Így a medián szűrés képes hatékonyan megbirkózni az impulzus zajjal, ha az interferencia függetlenül érinti az egyes képpontokat. Az ilyen interferencia példája a "tört" és a "forró" képpont a digitális fényképezés, a "hó" zaj, stb. 4.23, a. Az előnye, hogy a medián szűrő (ábra. 4,23 in) előtt simító lineáris szűrés (ábra. 4,23, b) az, hogy az intenzitás zaja a pixel helyettesítjük pixel intenzitása a háttérben, és nem lesz újra elosztják a szomszédos pixelek, mint amikor egy simító szűrőt.