為什么圖對應的拉普拉斯矩陣的公式是L=D-A


首先要區分拉普拉斯算子和拉普拉斯矩陣。

什么是拉普拉斯算子?

拉普拉斯算子是 n歐幾里德空間中的一個二階微分算子,定義為 梯度(▽f)的 散度(▽·f)。因此如果 f是二階可微的實函數,則 f的拉普拉斯算子定義為:


只要記住它是二階微分算子即可。可表示為:

在圖像處理中,一般是離散形式的,表示為:

也就是利用如下的卷積核對圖像進行處理:

處理后的效果:

作用是使原始的圖像細節更為清晰。

什么是拉普拉斯矩陣?

拉普拉斯矩陣計算公式為L=D-A,其中D是每個節點的度組成的矩陣,對角線上的值為該節點的度,其余值為0。A是鄰接矩陣,以無向圖為例,若兩邊相接,那么鄰接矩陣中的值就為1,否則為0,如下所示:

那么為什么拉普拉斯矩陣的公式是那樣的? 

與拉普拉斯算子類似的是,拉普拉斯算子考慮的是中心點和其上下左右的像素點間的關系,而拉普拉斯矩陣考慮的是某節點和其鄰接節點之間的關系。

以無向圖為例,對於某處節點而言,其權重可以用該節點的度表示,對於其與鄰接節點的關系而言,可以用是否是鄰接的來區分,也就是鄰接矩陣,於是乎:

其中d1-dn表示每個節點的度,w1-wn表示每個節點的鄰接向量,於是乎就有了L=D-A。

 

參考:

http://www.cnblogs.com/xfzhang/archive/2011/01/19/1939020.html

https://baike.baidu.com/item/%E6%8B%89%E6%99%AE%E6%8B%89%E6%96%AF%E7%9F%A9%E9%98%B5/5583042?fr=aladdin 

https://zhuanlan.zhihu.com/p/81370490 

https://zhuanlan.zhihu.com/p/84649941


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