图像处理中的窗口核算子模板结构卷积核高斯核究竟是什么东西？

Posted 2022-04-17 昊虹算法

对这篇博文有不明白的可以加微信/QQ 2487872782交流
欢迎加入图像处理交流群，群号271891601

我们在阅读图像处理的相关文献和文章时，经常会遇到“窗口、核算子、模板、结构、卷积核”等名词，对于初学者来说不把这些名词搞清，那基本就无法入门图像处理技术，所以有必要写篇博文对这几个名词作下说明和解释。

我们在作图像处理的运算时，经常会用一个二维矩阵去挨个遍历图像中的每个元素，并用自己矩阵中的元素去与自己覆盖到的图像元素按一定的规则做运算，其运算结果值填充于该二维矩阵中心点对应的像素，从而形成输出图像。

如果上面这段话读起来有点拗口的话，我把相同的意思用另一段话写出来：
我们在作图像处理的运算时会经常用到窗口矩阵，用这个窗口矩阵按像素点滑动去计算目标图像的新值，这个新值就来源于窗口中包含的像素值按一定的算法计算出的结果。

用这个窗口按像素点滑动去计算目标图像的新值，这个新值就来源于窗口中包含的像素值按一定的算法计算出的结果。

上面这段话中的二维矩阵就是我们说的“窗口”，也叫“核算子、模板、结构”。
示意图如下：

上面示意图中我们关注左半部分即可，左半部分中的橙色矩阵就是“窗口”，也叫“核算子、模板、结构”。
如果这个二维矩阵与原图像中的元素作的是卷积运算，那么我们可称其为卷积核。
如果这个二维矩阵是由高斯分布生成的，我们可称其为“高斯核”。

注意：窗口矩阵是奇数阶矩阵，通常用的是3阶矩阵。之所以要取奇数，是因为通常要取窗口矩阵的中心点覆盖的原图像的点作为填充运算结果的点，偶数阶的话取不到中心的点，也就不知道其运算结果该填充到哪个像素了。

另外，作窗口运算时，常常需要扩展图像边界，关于扩展图像边界的常用方法，见我的下面这篇博文：
https://blog.csdn.net/wenhao_ir/article/details/124177989

扩展阅读：
1 卷积和积分运算（搜索“首先离不开的就是卷积核”，然后开始看）
2 imfilter用法以及滤波讲解 （这篇文章讲了相关运算和卷积运算）

对这篇博文有不明白的可以加微信/QQ 2487872782交流
欢迎加入图像处理交流群，群号271891601