空间域锐化滤波器

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-05-31 03:23 271阅读 0赞

# 关于图像锐化 #

图像锐化的目的是突出图像中突出灰度的过渡部分，补偿图像的轮廓，增强图像的边缘及灰度跳变的部分，使图像变得清晰。图像的模糊主要通过积分来实现（均值与积分类似），而图像的锐化处理可由空间微分来实现。本文主要介绍3中方法：拉普拉斯算子（二阶微分）、非锐化掩蔽、一阶微分（包括罗伯特交叉梯度算子和Soble算子）。不涉及这些方法的推导。

# 拉普拉斯算子（线性）： #

**拉普拉斯算子的应用强调的是图像中灰度的突变，并不强调灰度级缓慢变化的区域。**

对90°增幅的结果各向同性的模板。            对45°增幅的结果各向同性的模板

![SouthEast][]               ![SouthEast 1][]

![SouthEast 2][]

# 非锐化掩蔽和高提升滤波 #

步骤1：模糊原图像；步骤2：从原图像中减去模糊图像，差值图像称为模板  
步骤3：原图像加上模板得到锐化图像。  
步骤3中相加时模板有一个参数k（k≥0），k = 1时就是非锐化掩蔽，k＞1时称为高提升滤波，k＜1时，则不强调非锐化模板的贡献。k越大对细节增强越明显。

拉普拉斯算子和非锐化掩蔽的代码及运行结果如下：

close all;
    clear all;
    clc;
    
    image = imread('1.bmp');
    
    % 拉普拉斯90度各向同性模板
    A = [0,-1,0;-1,4,-1;0,-1,0];
    % 拉普拉斯45度各向同性模板
    B = [-1,-1,-1;-1,8,-1;-1,-1,-1];
    % 利用拉普拉斯算子锐化图像
    temp1 = filter2(A, double(image));
    temp2 = filter2(B, double(image));
    image2 = uint8(double(image) + temp1);
    image3 = uint8(double(image) + temp2);
    
    % 非锐化掩蔽
    mean_filter = ones(3, 3) / 9;
    temp3 = filter2(mean_filter, image);
    diff = double(image) - double(temp3);
    image4 = uint8(double(image) + diff);
    
    figure;
    subplot(1, 4, 1), imshow(image), title('原图像');
    subplot(1, 4, 2), imshow(image2), title('普通拉普拉斯锐化图像');
    subplot(1, 4, 3), imshow(image3), title('带对角拉普拉斯锐化图像');
    subplot(1, 4, 4), imshow(image4), title('非锐化掩蔽图像');

结果如下：

![SouthEast 3][]

# 一阶微分对图像进行锐化 #

![SouthEast 4][]

罗伯特（Roberts）算子：

![SouthEast 5][]

Sobel算子：

![SouthEast 6][]

Sobel算子系数对应的模板如下：

![SouthEast 7][]

Roberts算子和Sobel算子计算得到的梯度图像M(x, y)展示的是原图像的边缘。

[SouthEast]: https://img-blog.csdn.net/20180205225418731?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvY2pzaF8xMjM0NTY=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast
[SouthEast 1]: /images/20220531/305b8adb4930407c9e049cc7b4d84b88.png
[SouthEast 2]: /images/20220531/7eed06230ec44dbd89ed4abe4eef61cd.png
[SouthEast 3]: /images/20220531/5e000b98bade48e897672e94104edab4.png
[SouthEast 4]: /images/20220531/a4da7068837342299eca938f2ae96aaf.png
[SouthEast 5]: /images/20220531/9c0c20b7142b43d3a4a9b0529914798e.png
[SouthEast 6]: /images/20220531/c7a925eb982e4c4dbed647500e181128.png
[SouthEast 7]: /images/20220531/160dfbe34e4c4bd4b34547acc71000b8.png