對卷積的一點理解


 

在圖像處理中,經常會遇到高斯光滑的操作,大部分人也都知道將圖像與高斯函數卷積就實現了高斯光滑的操作,但是為什么?

 

卷積公式如下:

                                        

從公式中可以看出,卷積是兩個函數的乘積的積分,其中\tau的范圍即是函數f的定義域。這里假定函數f即是我們的圖像函數。

由積分的意義我們可以知道,如果只對f(x)進行積分,那么首先對f(x)進行無限分割,然后求和,即:

                                       

現在,對於卷積的計算,我們也是先對f(x)進行分割,然后對於分割后的每一個點都乘以一個值,即:(這里對於每一次計算,t作為一個常量看待)

                                       

從上面的積分角度的理解可以看出,我們相當於對f(x)進行了一個加權求和。

現在我們看看當函數g為高斯函數(考慮均值u=0)的情況,顯然對於每一個t,當\tau=t時,函數值g最大,也就是f(t)這個點對應的權重最大,也可以說它的重要性最大,所以,我們給它最大的權重。

在處理圖像時,我們通常設置一個平滑窗口,例如3*3窗口,5*5窗口等,顯然圖像中的每個像素點(除了邊緣點)都是以這個點為中心的窗中各個像素的加權平均,這樣對每個點的像素值的求取都考慮到了鄰域中點的像素值,這樣就會使每個點的像素值與其鄰域中的像素值的差值減少,達到了平滑的效果

 

 


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