高斯算子的拉普拉斯算子

信息处理 过滤器 卷积 高斯 衍生物
2022-02-09 13:36:43

这可能是一个愚蠢的问题。我正在阅读有关高斯拉普拉斯算子 (LoG) 运算符的信息,并对我们可以使用它的替代等效方法感到困惑。

假设我们有一个 2D 图像I(x,y)

由于线性卷积与微分算子对易,所以下面的等式是有效的: 我们也知道卷积是可交换的,所以我们也可以写(我们可以吗??): 这意味着我们首先必须对图像应用拉普拉斯算子,然后将结果与高斯滤波器进行卷积。

2(GσI)=(2Gσ)I
2(GσI)=2(IGσ)=?Gσ(2I)
I(x,y)

但是,这种方法正确吗?在我看来这是错误的,并且在任何地方都没有找到。我倾向于认为它是无效的,因为它会放大初始图像的噪声(因为我们首先在噪声图像上应用拉普拉斯算子),然后平滑不会那么有效。I(x,y)

1个回答

这听起来对许多人来说是违反直觉的,但只要差分算子和平滑核是线性且空间不变的,它们就可以按任何顺序应用,因此通常组合在一个卷积算子中(以提高计算效率),对于相同的。

出于某种直觉,考虑一下,对于线性平滑和导数,噪声像素被其他像素的线性加权组合所取代。并且另一个线性加权组合的线性加权组合仍然是线性组合,由于加法和乘法的交换性和结合性属性而相同。

下面仅对一阶导数进行了说明,但您可以通过再次微分来遵循相同的论点。

通过图像平滑和微分绘制轮廓

通过图像平滑和微分绘制轮廓

您所描述的通常称为LoG,即高斯的拉普拉斯算子请注意,当一项操作变为非线性时,这不再是正确的。