자바스크립트 이미지 처리 - 스무딩 처리 구현 원리

머리말

지난 글에서는 이미지의 가상 가장자리에 대해 설명했습니다. 이번 글은 스무딩(즉, 블러링) 처리부터 시작합니다.

기본원칙

다음은 OpenCV 2.4 C 스무딩 처리 및 OpenCV 2.4 C 가장자리 그라디언트 계산 관련 내용에 대한 직접 참조입니다.

블러링이라고도 불리는 스무딩은 간단하고 자주 사용되는 이미지 처리 방법입니다.
스무딩을 위해서는
필터
가 필요합니다. 가장 일반적으로 사용되는 필터는 선형 필터입니다.
필터에서 선형 필터링 프로세스의 출력 픽셀 값(예: $g(i,j)$ )은 입력 픽셀 값(예: $f(i$ )의 가중 평균입니다.

　 $g(i,j) = sum_{k,l} f(i k, j l) h(k,l)$

$h(k,l)$ 을 커널
이라고 부르는데, 이는 단지 가중치 계수일 뿐입니다.

여기에는 "컨볼루션"이라는 작업이 포함되는데, 컨볼루션이란 무엇인가요?

컨볼루션은 각 이미지 블록과 특정 연산자(커널) 사이에서 수행되는 작업입니다.

핵? !

nbsp
dsds;

커널은 고정된 크기의 숫자 배열입니다. 배열에는 일반적으로 배열 중앙에 위치하는 앵커 포인트
가 있습니다.

kernel example

그런데 이게 어떻게 작동하는 걸까요?

이미지의 특정 위치에서 컨볼루션 값을 얻으려면 다음 방법으로 계산할 수 있습니다.

커널의 앵커 포인트를 해당 특정 위치의 픽셀에 배치하고 동시에 커널의 다른 값은 해당 픽셀 근처의 각 픽셀과 일치합니다. 해당 픽셀 값을 추가하고 결과를 앵커 포인트에 해당하는 픽셀에 배치합니다. 이미지의 모든 픽셀에 대해 위 프로세스를 반복합니다.

위 과정을 수식으로 표현하면 다음과 같습니다.

　 $H(x,y) = sum_{i=0}^{M_{i} - 1} sum_{j=0}^{M_{j}-1} I(x i - a_{i}, y j - a_{j})K(i,j)$

이미지 가장자리의 컨볼루션은 어떻습니까?

컨볼루션을 계산하기 전에 소스 이미지의 경계를 복사하여 가상 픽셀을 생성해야 컨볼루션을 계산할 수 있는 가장자리에 충분한 픽셀이 있습니다. 이것이 이전 기사에서 가상 엣지 기능이 필요한 이유입니다.

평균 평활화

평균 평활화는 실제로 커널 요소가 모두 1이고 수학적 표현은 다음과 같습니다.

　 $texttt{K} = frac{1}{texttt{ksize.width*ksize.height}} begin{bmatrix} 1 & 1 & 1 & cdots & 1 & 1 \ 1 & 1 & 1 & cdots & 1 & 1 \ hdotsfor{6} \ 1 & 1 & 1 & cdots & 1 & 1 \ end{bmatrix}$

평균 스무딩 기능을 구현해 보겠습니다.
함수 흐림(__src, __size1, __size2, __borderType, __dst){

if(__src.type && __src.type == "CV_RGBA"){ var height = __src.row, width = __src.col, dst = __dst || new Mat(높이, 너비, CV_RGBA), dstData = dst.data; var size1 = __size1 || 3, size2 | | size1,

size = size1 * size2;

if(size1 % 2 !== 1 || size2 % 2 !== 1){
console.error("크기는 홀수여야 합니다." );
return __src;
}
var startX = Math.floor(size1 / 2),
startY = Math.floor(size2 / 2)
var withBorderMat = copyMakeBorder(__src) , startY, startX , 0, 0, __borderType),
mData = withBorderMat.data,
mWidth = withBorderMat.col;

var newValue, nowX, offsetY, offsetI; , j, c , y, x;

for(i = 높이; i--;){
offsetI = i * 너비;
for(j = 너비; j--;) {
for(c = 3; c--;){
newValue = 0;
for(y = size2; y--;){
offsetY = (y i) * mWidth * 4 ;
for(x = size1; offsetI) * 4 c] = newValue / size;
}
dstData[(j offsetI) * 4 3] = mData[offsetY startY * mWidth * 4 (j startX ) * 4 3];
}
}

}else{
console.error("지원되지 않는 유형입니다. ");
}
dst 반환;
}

여기서 size1과 size2는 각각 코어의 가로 및 세로 크기이며 양의 홀수여야 합니다.

가우스 스무딩

가장 유용한 필터입니다(가장 빠르지는 않지만). 가우시안 필터링은 입력 배열의 각 픽셀을 가우시안 커널

으로 컨볼루션하고 컨볼루션 합을 출력 픽셀 값으로 처리하는 것입니다.

1차원 가우스 함수를 살펴보면 가운데가 크고 양쪽이 작은 함수임을 알 수 있습니다.

그래서 가우시안 필터의 가중치 숫자는 중앙이 크고 주변이 작습니다.

2차원 가우스 함수는 다음과 같습니다.

　 $G_{0}(x, y) = A e^{ dfrac{ -(x - mu_{x})^{2} }{ 2sigma^{2}_{x} } dfrac{ -(y - mu_{y})^{2} }{ 2sigma^{2}_{y} } }$

여기서

$mu$ 은 평균(최고값에 해당하는 위치),

$sigma$ 은 표준편차(변수)를 나타냅니다.

$x$ 및 변수

$y$ 각각 평균이 있고 표준편차가 있습니다.

여기서는 OpenCV 구현을 언급하고 있는데, 아직 분리 필터를 사용하지 않았기 때문에 최적화의 여지가 있을 것입니다.

먼저 getGaussianKernel을 만들어 가우시안 필터의 1차원 배열을 반환합니다.

코드 복사 코드는 다음과 같습니다.

function getGaussianKernel(__n, __sigma){ 
var SMALL_GAUSSIAN_SIZE = 7, 
smallGaussianTab = [[1], 
[0.25, 0.5, 0.25], 
[0.0625, 0.25, 0.375, 0.25, 0.0625], 
[0.03125, 0 .10937 5,0.21875, 0.28125, 0.21875, 0.109375, 0.03125] 
]; 

varfixedKernel = __n & 2 == 1 && __n <= SMALL_GAUSSIAN_SIZE && __sigma <= 0 ? 탭[__n > & gt; 1] : 0; 

var sigmaX = __sigma > 0 ? __sigma : ((__n - 1) * 0.5 - 1) * 0.3 0.8, 
scale2X = -0.5 / (sigmaX * sigmaX), 
sum = 0; 

var i, x, t, kernel = [] 

for(i = 0; i < __n; i ){ 
x = i - (__n - 1) * 0.5; 
t = 고정커널 ? 고정커널[i] : Math.exp(scale2X * x * x) 
커널[i] = t; = t; 
} 

sum = 1 / sum; 

for(i = __n; i--;){ 
커널[i] *= sum; >} 
 
return kernel; 
};


 그런 다음 두 개의 1차원 배열을 통해 완전한 가우시안 커널을 계산한 다음 블러에서 사용되는 루프 방법을 사용합니다. , 가우스 평활화된 행렬을 계산할 수 있습니다. 

코드 복사 코드는 다음과 같습니다.

함수 GaussianBlur(__src, __size1, __size2, __sigma1, __sigma2, __borderType, __dst){ 
if(__src.type && __src.type == "CV_RGBA"){ 
var height = __src .row, 
너비 = __src.col, 
dst = __dst || new Mat(높이, 너비, CV_RGBA), 
dstData = dst.data; 
var sigma1 = __sigma1 || 0, 
sigma2 = __sigma2 || __시그마1; 
var size1 = __size1 || Math.round(sigma1 * 6 1) | 1, 
size2 = __size2 || Math.round(sigma2 * 6 1) | 1, 
크기 = 크기1 * 크기2; 
if(size1 % 2 !== 1 || size2 % 2 !== 1){ 
console.error("size必须是奇数。"); 
__src를 반환합니다. 
} 
var startX = Math.floor(size1/2), 
startY = Math.floor(size2/2); 
var withBorderMat = copyMakeBorder(__src, startY, startX, 0, 0, __borderType), 
mData = withBorderMat.data, 
mWidth = withBorderMat.col; 

var kernel1 = getGaussianKernel(size1, sigma1), 
kernel2, 
kernel = new Array(size1 * size2); 

if(size1 === size2 && sigma1 === sigma2) 
kernel2 = kernel1; 
else 
kernel2 = getGaussianKernel(size2, sigma2); 

var i, j, c, y, x; 

for(i = kernel2.length; i--;){ 
for(j = kernel1.length; j--;){ 
kernel[i * size1 j] = kernel2[ i] * 커널1[j]; 
} 
} 

var newValue, nowX, offsetY, offsetI; 

for(i = 높이; i--;){ 
offsetI = i * 너비; 
for(j = 너비; j--;){ 
for(c = 3; c--;){ 
newValue = 0; 
for(y = size2; y--;){ 
offsetY = (y i) * mWidth * 4; 
for(x = size1; x--;){ 
nowX = (x j) * 4 c; 
newValue = (mData[offsetY nowX] * 커널[y * size1 x]); 
} 
} 
dstData[(j offsetI) * 4 c] = newValue; 
} 
dstData[(j offsetI) * 4 3] = mData[offsetY startY * mWidth * 4 (j startX) * 4 3]; 
} 
} 

}else{ 
console.error("不支持的类型"); 
} 
dst를 반환합니다. 
}

中值平滑

中值滤波将图image的每个 Image素用邻域 (以当前 Image素为心的正方form区域) Image素的

中值代替。

블러리 인터페이스를 사용하여 블러리면을 사용하여 到적循环, 只要得到核中的所有值,再过sort排序便可以得到中值, 然后锚点由该值替代.

复代代码代码如下:

function medianBlur(__src, __size1, __size2, __borderType, __dst){ 
if(__src.type && __src .type == "CV_RGBA"){ 
var height = __src.row, 
width = __src.col, 
dst = __dst || new Mat(높이, 너비, CV_RGBA), 
dstData = dst.data; 
var size1 = __size1 || 3, 
size2 = __size2 || size1, 
size = size1 * size2; 
if(size1 % 2 !== 1 || size2 % 2 !== 1){ 
console.error("size必须是奇数"); 
__src를 반환합니다. 
} 
var startX = Math.floor(size1/2), 
startY = Math.floor(size2/2); 
var withBorderMat = copyMakeBorder(__src, startY, startX, 0, 0, __borderType), 
mData = withBorderMat.data, 
mWidth = withBorderMat.col; 

var newValue = [], nowX, offsetY, offsetI; 
var i, j, c, y, x; 

for(i = 높이; i--;){ 
offsetI = i * 너비; 
for(j = 너비; j--;){ 
for(c = 3; c--;){ 
for(y = size2; y--;){ 
offsetY = (y i) * mWidth * 4; 
for(x = size1; x--;){ 
nowX = (x j) * 4 c; 
newValue[y * size1 x] = mData[offsetY nowX]; 
} 
} 
newValue.sort(); 
dstData[(j offsetI) * 4 c] = newValue[Math.round(size / 2)]; 
} 
dstData[(j offsetI) * 4 3] = mData[offsetY startY * mWidth * 4 (j startX) * 4 3]; 
} 
} 

}else{ 
console.error("类型不支持"); 
} 
dst를 반환합니다. 
};

자바스크립트 이미지 처리 - 스무딩 처리 구현 원리_javascript 기술