【图像锐化】非锐化掩模 USM(Unsharpen Mask)与锐化掩模 SM(Sharpen Mask)

简介: > 掩膜操作可以提高图像对比度,对比度提高可以增加图像感官度、锐化,让看起来有点模糊的图像更清晰。> 原理:提取图像的高频分量,再用一个参数放大之后与原图叠加,这样就产生了一个增强了边缘的图像。 > 提取图像的高频分量的做法有两种:> 1.直接使用高通滤波器,得到高频分量。2.通过低通滤波器,再用原图减去低频就得到了高频信息。

- 锐化掩模 SM 锐化增强算法-加法操作

效果图 = 源图像+w*高频分量图像;其中w表示权重(0.1~0.9),默认为0.6

矩阵的掩膜操作十分简单,根据掩膜来重新计算每个像素的像素值,掩膜(mask 也被称为Kernel)。直接提取高频的方法有sobel算法、laplcian算子,sobel算子是图像的一阶导数,提取的是梯度信息,分水平和垂直两种,常常用来做边缘检测、方向判别,sobel算子在斜坡处不为0,因此会产生较粗的边缘。laplcian算子是图像的二阶导,在图像开始变化和结束变化的地方值不为0,渐变时结果为0,因此laplacian比sobel算子更适合做sharpen。


- 非锐化掩模 USM 锐化增强算法-减法操作

效果图 = 源图像+(源图像– w*低频分量图像)/(1-w);其中w表示权重(0.1~0.9),默认为0.6

除了直接提取高频的方法外,我们也可以先提取低频,原图减去低频得到高频。这种方法称为非锐化掩(unsharpen mask),我们常使用低通滤波器(高斯、双边)对图像进行滤波,这种方法滤波器很好控制(包括大小和强弱),从而可以控制高频分量的强弱。

fe00f5839a9e55e64c38db187f668591.png

图像卷积处理实现锐化有一种常用的算法叫做Unsharpen Mask方法,这种锐化的方法就是对原图像先做一个高斯模糊,然后用原来的图像减去一个系数乘以高斯模糊之后的图像,然后再把值Scale到0~255的RGB像素值范围之内。基于USM锐化的方法可以去除一些细小的干扰细节和噪声,比一般直接使用卷积锐化算子得到的图像锐化结果更加真实可信。

Opencv+C++

voidquick_opencv::unsharpenMask_Demo(Mat&image)
{
// 非锐化掩模// USM锐化公式表示如下://(源图像– w*高斯模糊) / (1 - w);其中w表示权重(0.1~0.9),默认为0.6Matblur_img, usm;
GaussianBlur(image, blur_img, Size(0, 0), 25);
addWeighted(image, 1.5, blur_img, -0.5, 0, usm);
imshow("非锐化掩模", usm);
}
voidquick_opencv::sharpenMask_Demo(Mat&image)
{
//掩膜操作intchannels=image.channels();//图像的通道数intcols= (image.cols)*image.channels();//列数*通道数introws=image.rows;//行数Matdst=Mat::zeros(image.size(), image.type());//初始化 dstfor (introw=1; row<rows-1; row++) 
    {
constuchar*previous=image.ptr<uchar>(row-1);//上一行constuchar*current=image.ptr<uchar>(row);//当前行constuchar*next=image.ptr<uchar>(row+1);//下一行uchar*output=dst.ptr<uchar>(row);
for (intcol=1*channels; col<cols-1*channels; col++) {
//掩膜操作:I(i,j) = 5*I(i,j) - [I(i-1,j)+I(i+1,j)+I(i,j-1)+I(i,j+1)]output[col] =saturate_cast<uchar>(5*current[col] - (previous[col] +next[col] +current[col+channels] +current[col+channels]));
        }
    }
imshow("锐化掩模", dst);
}

效果图

83eb381e731c06e9eda8fa7ce50c7778.png

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