"模糊"的算法有很多种,其中有一种叫做"高斯模糊"(Gaussian Blur)。它将正态分布(又名"高斯分布")用于图像处理。

所谓"模糊",可以理解成每一个像素都取周边像素的平均值。

正态分布

正态分布中,越接近中心点,取值越大,越远离中心,取值越小。
计算平均值的时候,我们只需要将"中心点"作为原点,其他点按照其在正态曲线上的位置,分配权重,就可以得到一个加权平均值。正态分布显然是一种可取的权重分配模式。

1.3.2 高斯函数

如何反映出正态分布?则需要使用高函数来实现。
上面的正态分布是一维的,而对于图像都是二维的,所以我们需要二维的正态分布。

高斯滤波器是均值滤波器的高级版本,唯一的区别在于,均值滤波器的卷积核的每个元素都相同,而高斯滤波器的卷积核的元素服从高斯分布。

高斯滤波器是基于二维的高斯分布函数,因此首先介绍二维高斯分布函数。二维高斯分布函数和图如下:

有了这个函数 ,就可以计算每个点的权重了。

在图像滤波中我们也简要谈了一下高斯滤波:

图像滤波

1.3.3 获取权重矩阵

假定中心点的坐标是(0,0),那么距离它最近的8个点的坐标如下:

为了计算权重矩阵,需要设定σ的值。假定σ=1.5,

则模糊半径为1的权重矩阵如下:

这9个点的权重总和等于0.4787147(九个点相加),如果只计算这9个点的加权平均,还必须让它们的权重之和等于1,因此上面9个值还要分别除以0.4787147,得到最终的权重矩阵。

除以总值这个过程也叫做”归一问题“
目的是让滤镜的权重总值等于1。否则的话,使用总值大于1的滤镜会让图像偏亮,小于1的滤镜会让图像偏暗。

计算模糊值

有了权重矩阵,就可以计算高斯模糊的值了。
假设现有9个像素点,灰度值(0-255)如下:

每个点乘以自己的权重值:

得到

将这9个值加起来,就是中心点的高斯模糊的值。
对所有点重复这个过程,就得到了高斯模糊后的图像。对于彩色图片来说,则需要对RGB三个通道分别做高斯模糊。

                   高斯模糊浅析
 

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