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            l       進階效果之銳化模糊

            以上兩個效果相對比較簡單,姑且稱之為入門效果, 它并沒有用到太多數字圖像處理或者信號處理方面的知識。接下來我們要介紹稍微復雜一點的效果,第一個就是圖像的模糊和銳化。

            圖像的模糊又成為圖像的平滑(smoothing),人眼對高頻成分是非常敏感的。如果在一個亮度連續(xù)變化的圖像中,突然出現(xiàn)一個亮點,那么我們很容易察覺出來。類似的,如果圖像有個突然的跳躍明顯的邊緣,我們也是很容易察覺出來的。這些突然變化的分量就是圖像的高頻成分。人眼通常是通過低頻成分來辨別輪廓,通過高頻成分來感知細節(jié)的(這也是為什么照片分辨率低的時候,人們只能辨認出照片的大概輪廓,而看不到細節(jié))。但是這些高頻成分通常也包含了噪聲成分。圖像的平滑處理就是濾除圖像的高頻成分。

            那么如何才能濾除圖像的高頻成分呢?先來介紹一下圖像數字濾波器的概念。

            簡單通俗的來說,圖像的數字濾波器其實就是一個n *n的數組(數組中的元素成為濾波器的系數或者濾波器的權重,n稱為濾波器的階)。對圖像做濾波的時候,把某個像素為中心的n*n個像素的值和這個濾波器做卷積運算(也就是對應位置上的像素和對應位置上的權重的乘積累加起來),公式如下

             其中x , y 為當前正在處理的像素坐標。

            通常情況下,濾波器的階數為3已經足夠了,用于模糊處理的3x3濾波器如下

            經過這樣的濾波器,其實就是等效于把一個像素和周圍8個像素一起求平均值,這是非常合理的---等于把一個像素和周圍幾個像素攪拌在一起自然就模糊了J

            用來對一個圖像做濾波處理的函數如下:

            剩下的工作就是定義一個用來進行模糊的濾波器模板,并調用dip_filter這個函數就可以了。代碼如下:

            以上的模糊濾波器稱為BOX濾波器,是最簡單的濾波器,如果考慮到離開中心像素的距離對濾波器系數的影響,我們通常采用更加合理的濾波器---高斯濾波器一種通過2維高斯采樣得到的濾波器,它的模板如下:

             

            很容易看出來,離開中心越遠的像素,權重系數越小。

             

             

            對于銳化操作,常用的銳化模板是拉普拉斯(Laplacian)模板,這個模板定義如下:

            容易看出拉普拉斯模板的作法:先將自身與周圍的8個象素相減,表示自身與周圍象素的差別;再將這個差別加上自身作為新象素的灰度。如果一片暗區(qū)出現(xiàn)了一個亮點,那么銳化處理的結果是這個亮點變得更亮,這就增強了圖像的細節(jié)。

             

             

            下面三副圖分別表示了經過BOX濾波。高斯濾波和拉普拉斯濾波后的圖像

             

            BOX 模糊                     高斯模糊                    拉普拉斯銳化

             

            高斯模糊和拉普拉斯銳化效果的HLSLBOX的代碼基本一致,就是filter的系數不同,這里不在列出。

             

            通過這個兩個效果,我們介紹了圖像的濾波操作,這樣的操作,也稱為模板操作。它實現(xiàn)了一種鄰域運算(Neighborhood Operation),即某個象素點的結果灰度不僅和該象素灰度有關,而且和其鄰域點的值有關。模板運算在圖像處理中經常要用到,可以看出這是一項非常耗時的運算。有一種優(yōu)化的方法稱為可分離式濾波,就是使用兩個pass來進行x/y方向分別濾波,能讓運算次數大大減少。而且濾波器階數越高,優(yōu)勢越明顯。

            數字圖像濾波的時候,同樣還需要注意邊界像素的問題,不過幸好,HLSL能讓邊界處理更加的透明和簡單。

            posted on 2007-11-13 01:57 七星重劍 閱讀(1057) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: Game GraphicsHLSL&ShaderMonkey
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