为什么图像处理中的掩码/内核/过滤器之和应该是一?

信息处理 图像处理 过滤器 计算机视觉
2021-12-26 01:29:45

我正在研究金字塔(扩大和缩小),我是一个新手。当我们使用高斯分布时,为什么卷积掩码的总和应该为 1?

根据高斯核的所有元素的总和何时应为零?为什么边缘检测滤波器的值总和为零?它应该是零而不是一。

我很迷惑。任何精确的解释都非常感谢。

2个回答

当您尝试创建一个模糊内核(即数据的加权平均值)时,您将掩码总和保持为一个。
这保留了滤波图像的平均值(考虑 DFT,如果总和掩码为 1,则其 DC 增益为 1,这意味着它保持图像的总和,这意味着它保持图像的平均值。)

当您尝试应用高通滤波器时,您希望 DC 系数的增益为零。
这是通过使掩码的总和为零来完成的(与上述相同的原因。)

对定期采样数据的标准线性过滤在每个笛卡尔方向上“单独”起作用:沿行、列(以及 3D 数据的时间、深度或波长,如视频、断层扫描或多光谱图像)。如果您在每个方向上查看给定的 2D 过滤器(也适用于 3D) ,您可以感受到过滤器的性质。d

如果系数总和为 1,则恒定输入信号变成相同幅度的恒定输出信号。恒定信号是低频的,因此通过连续性,您期望低通行为。如果系数总和为零,则恒定信号变为零,因此您可以想象低切行为。

以双重方式,如果具有交替符号的系数的总和 ( ) 为 1,那么您可以预期一个高通过行为。如果它们总和为零,则高切效应是合理的。c1,c2,,cnc1,c2,,(1)ncn

人们可以将其解释为一个方向的整合,另一个方向的差异化。您不仅可以查看水平和垂直方向的总和,还可以查看对角线或其他斜率的总和。

因此,与线性过滤器保持一致,图像处理中的许多有用过滤器:

  1. 在两个方向上总和为 1(并且通常总和为带有交替符号的小值):它们大多是模糊内核
  2. 在一个方向上求和为 1,在另一个方向上求和为 0:它们是方向滤波器,检测沿和方向的边缘0

一些过滤器,如拉普拉斯掩码,通过组合两个方向来求和为零。