如何将两个“3 x 3”过滤器组合/级联成一个“5 x 5”过滤器

信息处理 图像处理 过滤器 计算机视觉 卷积
2022-02-23 04:47:09

如果您有一个统一的 3x3 盒式过滤器 T,即:

1 1 1

1 1 1

1 1 1

还有一个 3x3 拉普拉斯滤波器 W,它是:

1 -2 1

-2 4 -2

1 -2 1

这两个过滤器可以组合成一个 5x5 过滤器,顺序是第一个 T 然后是 W 吗?(组合应该是可能的)这个组合背后的数学是什么。我可以制作一个所有的 5x5 过滤器,然后将 W 过滤器跨过该 5x5 并将所有内容相加,就这么简单吗?

1个回答

假设你有一个卷积核f和另一个卷积核g.
我们还有一个输入信号(1D 或 2D)x我们在级联卷积的结果之后:

y=g(fx)

卷积的好处是它的关联性。
意思是:

y=g(fx)=(gf)x=hx

所以等价于h=gf具有卷积的交换性意味着:

h=gf=fg

请注意,对于离散情况,只有全卷积(在 MATLAB 中)是可交换的。

所以在上面:

mF = [1, 1, 1; 1, 1, 1; 1, 1, 1];
mG = [1, -2, 1; -2, 4, -2; 1, -2, 1];

mH = conv2(mF, mG, 'full')
mH = conv2(mG, mF, 'full')

mH =

     1    -1     0    -1     1
    -1     1     0     1    -1
     0     0     0     0     0
    -1     1     0     1    -1
     1    -1     0    -1     1


mH =

     1    -1     0    -1     1
    -1     1     0     1    -1
     0     0     0     0     0
    -1     1     0     1    -1
     1    -1     0    -1     1