Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι γραμμικών φίλτρων στην επεξεργασία εικόνας;

Τα γραμμικά φίλτρα στην επεξεργασία εικόνας τροποποιούν μια εικόνα με την εκτέλεση ενός σταθμισμένου αθροίσματος των τιμών των εικονοστοιχείων μέσα σε μια τοπική γειτονιά. Χαρακτηρίζονται από τον πυρήνα τους (ή μάσκα), μια μικρή μήτρα βάρους. Ο τύπος φίλτρου καθορίζεται από τις τιμές μέσα σε αυτόν τον πυρήνα. Εδώ είναι μερικοί συνήθεις τύποι:

1. Φίλτρα εξομάλυνσης (φίλτρα χαμηλής διέλευσης): Αυτά τα φίλτρα θολώνουν την εικόνα με μέσο όρο τιμών εικονοστοιχείων. Μειώνουν τον θόρυβο και τις λεπτές λεπτομέρειες.

* Φίλτρο μέσου όρου: Όλες οι τιμές του πυρήνα είναι ίσες (π.χ. ένας πυρήνας 3x3 με όλες τις τιμές 1/9). Απλή και υπολογιστικά φθηνή, αλλά μπορεί να προκαλέσει σημαντική θόλωση.

* Gaussian φίλτρο: Οι τιμές του πυρήνα ακολουθούν μια Gaussian διανομή. Παράγει ομαλότερη θόλωση από ένα φίλτρο μέσου όρου και λιγότερο πιθανό να εισαγάγει αντικείμενα. Η τυπική απόκλιση του Gaussian καθορίζει την ποσότητα θολώματος.

* διάμεσο φίλτρο: Αυτό είναι *μη γραμμικό *, αλλά συχνά ομαδοποιείται με γραμμικά φίλτρα λόγω της παρόμοιας εφαρμογής του. Αντικαθιστά το κεντρικό εικονοστοιχείο με τη μέση τιμή των εικονοστοιχείων στον πυρήνα. Εξαιρετική κατά την αφαίρεση του θορύβου με αλάτι και πιπέρι, διατηρώντας τα άκρα καλύτερα από τον μέσο όρο.

2. Φίλτρα ακονίσματος (φίλτρα υψηλής διέλευσης): Αυτά τα φίλτρα ενισχύουν τις άκρες και τις λεπτομέρειες δίνοντας έμφαση στις διαφορές στις τιμές των εικονοστοιχείων.

* φίλτρο Laplacian: Χρησιμοποιεί έναν πυρήνα που προσεγγίζει το δεύτερο παράγωγο της εικόνας. Επισημαίνει περιοχές αλλαγής ταχείας έντασης. Συχνά χρησιμοποιείται για ανίχνευση ακμής. Υπάρχουν παραλλαγές, συμπεριλαμβανομένων των 4-συνδεδεμένων και 8 συνδεδεμένων Laplacians.

* Unsharp Masking: Αφαιρεί μια θολή έκδοση της εικόνας από το πρωτότυπο, ενισχύοντας τα εξαρτήματα υψηλής συχνότητας. Παρέχει πιο ελεγχόμενη ακόνισμα από το Laplacian.

* χειριστής Sobel: (και Prewitt και Kirsch) Αυτοί είναι χειριστές κλίσης που προσεγγίζουν την κλίση της εικόνας, επισημαίνοντας τις άκρες σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Παράγουν χάρτες άκρων αντί να ακονίζουν απευθείας την αρχική εικόνα.

3. Κατευθυντικά φίλτρα: Αυτά τα φίλτρα είναι ευαίσθητα σε συγκεκριμένους προσανατολισμούς στην εικόνα.

* Roberts Cross Operator: Ένας απλός ανιχνευτής άκρων ευαίσθητος στις διαγώνιες άκρες.

* χειριστής Sobel (πάλι): Ενώ χρησιμοποιείται για την ανίχνευση γενικής ακμής, διαφορετικοί προσανατολισμοί του πυρήνα Sobel μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να τονίσουν τις άκρες σε οριζόντιες ή κατακόρυφες κατευθύνσεις.

4. Άλλα γραμμικά φίλτρα:

* Φίλτρα παραγώγων: Αυτά τα φίλτρα προσεγγίζουν τα πρώτα ή τα δεύτερα παράγωγα της έντασης της εικόνας. Χρησιμοποιείται για ανίχνευση ακμής και εξαγωγή χαρακτηριστικών. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα φίλτρα Sobel, Prewitt και Laplacian που αναφέρονται παραπάνω.

* Φίλτρο ταυτότητας: Ένας πυρήνας με 1 στο κέντρο και 0 αλλού. Αυτό το φίλτρο αφήνει την εικόνα αμετάβλητη.

Σημαντικές εκτιμήσεις:

* Μέγεθος πυρήνα: Το μέγεθος του πυρήνα επηρεάζει την έκταση του φιλτραρίσματος. Οι μεγαλύτεροι πυρήνες παράγουν περισσότερη θόλωση (εξομάλυνση) ή πιο σημαντική ακόνισμα.

* Κανονικοποίηση: Οι πυρήνες για την εξομάλυνση των φίλτρων συχνά κανονικοποιούνται (το άθροισμα των βαρών ισούται με 1) για να αποφευχθούν οι μεταβολές στη συνολική φωτεινότητα της εικόνας.

* Χειρισμός ορίων: Απαιτούνται συχνά ειδικές τεχνικές για να χειριστούν τα εικονοστοιχεία κοντά στις άκρες της εικόνας, όπου ο πυρήνας μπορεί να εκτείνεται πέρα από το όριο της εικόνας. Οι συνήθεις μέθοδοι περιλαμβάνουν την επένδυση με μηδενικά ή καθρέφτη.

Αυτή η λίστα δεν είναι εξαντλητική, αλλά καλύπτει τους πιο συνηθισμένους τύπους γραμμικών φίλτρων που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία εικόνας. Η επιλογή του φίλτρου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συγκεκριμένη εφαρμογή και το επιθυμητό αποτέλεσμα.