均值平滑(Mean Smoothing),也称为盒状滤波(Box Filter),通过计算一个像素及其周围像素的平均值来替换该像素的原始值,从而达到平滑图像的效果。
均值平滑通常使用一个模板(或称为卷积核)来实现,该模板定义了用于计算平均值的邻域大小。
例如,3x3均值平滑模板:
1 9 × [ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ] \frac{1}{9} \times \begin{bmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 \end{bmatrix} 91× 111111111
在这个模板中,每个元素都是1,并且整个模板的权重总和是9。当应用这个模板时,将模板中心对准图像中的每个像素点,然后计算模板覆盖区域内的所有像素值的平均值,最后用这个平均值替换原来的像素值。
对于更大的平滑效果,可以使用更大的模板,比如5x5的模板:
1
25
×
[
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
]
\frac{1}{25} \times \begin{bmatrix} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 & 1 & 1 \end{bmatrix}
251×
1111111111111111111111111
利用连续函数分析,均值滤波器就是一个矩形函数,这就很熟悉了,它是一维矩形函数的二维扩展。
一维矩形函数的傅里叶变换是sinc函数。时域卷积等效于频域乘积,与sinc函数相乘所以旁瓣泄漏。
二维这样
一个例子
分析模板的频域特性,也可以通过频率响应。
最后,虽然均值平滑能够有效地减少噪声,但它也会模糊图像中的边缘和其他细节。在实际应用中需要根据具体情况选择合适的模板大小。