2021/03/22

画像のフィルタ処理(平均化フィルタ)

はじめに

新人ムラ太
新人ムラ太

前回は「画像のフィルタ処理(エッジフィルタ)」について教えてもらいました!
って、まだノイズとれてなかったんですね、自分。。

ノッキー先生
ノッキー先生

おやおや?オカ先生がイタズラしちゃったままですね。
でも画像処理っぽくていい絵になっていると思いますよ!

新人ムラ太
新人ムラ太

はやく男前な姿に戻りたいです!!
自分の画像、なんとか元に戻らないでしょうか?

ノッキー先生
ノッキー先生

今回はカーネルを使った平均化フィルタ処理について説明していくよ!
もしかするとノイズもとれるかもしれないので、しっかり学んでいきましょう。

平均化フィルタとは

平均化フィルタとは、画像を滑らかにするフィルタ処理です。
カーネルを用いて隣り合う画素同士の画素値の差を低減することで滑らかな画像を作ることができます。

平均化フィルタ_base_1

平均化フィルタでは図のようなカーネル係数がよく使用されます。
「カーネルB」や「カーネルD」は各カーネルが異なる係数を持ち、このようなカーネルを用いたフィルタ処理は重み付き平均化と呼ばれています。

平均化フィルタ_base_2

図は3x3画素のカーネルを使用した平均化フィルタの演算イメージです。
カーネル係数と画像を積和演算した結果が平均化フィルタ処理後の画像です。
青色の部分が周辺9画素を平均化した画素値です。

平均化フィルタ_base_3

平均化フィルタは、画像に含まれるノイズを除去する目的で使用されます。カーネルサイズを大きくするとノイズも除去しやすくなりますが、全体がぼやけた画像になります。

平均化フィルタ_base_4
平均化フィルタ_base_5

平均化フィルタをやってみよう

色々なカーネルで平均化フィルタ処理の違いを見てみましょう。
「画像G」と「画像H」では違いがわかりづらいかもしれません。

平均化フィルタ_sample_1
平均化フィルタ_sample_2

次に、5x5画素のカーネルを使ってフィルタ処理をかけてみます。
3x3画素の時とは異なり、結果の「画像I」と「画像J」で大きな違いが出ました。

平均化フィルタ_sample_3
平均化フィルタ_sample_4

まとめ

新人ムラ太
新人ムラ太

平均化することで画像が滑らかになって、ノイズが軽減されることがよくわかりました!
さっそく自分の画像を平均化してみたいです!ノッキー先生おねがいします!

ノッキー先生
ノッキー先生

ノイズ画像に平均化をかけて、改めてエッジ抽出っと...。

新人ムラ太
新人ムラ太

あ、エッジの抽出がかなり綺麗になりました!
それでもまだ完璧な男前には戻っていないと思います!

ノッキー先生
ノッキー先生

男前かどうかは置いといて、次回くらいには元のムラ太くんに戻れるといいですね!

Point
  • 画像を滑らかにするフィルタ処理を平均化フィルタという

  • 平均化フィルタはノイズを除去するのに有効である

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