2021/03/26

画像のフィルタ処理(ソーベルフィルタ)

はじめに

新人ムラ太
新人ムラ太

前回前々回は画像のフィルタ処理であるエッジフィルタと平均化フィルタについて教えてもらいました。
どちらも一長一短でしたね。

ノッキー先生
ノッキー先生

良く理解できていますね!
今回はエッジフィルタと平均化フィルタの良いとこどりのソーベルフィルタについて説明したいと思います。

新人ムラ太
新人ムラ太

そんな便利なフィルタ処理があるんですね!
それにしても、ソーベルってどんな意味なんでしょうか。

ノッキー先生
ノッキー先生

人の名前が由来になっているみたいですよ!
画像のフィルタ処理としても素晴らしい処理なので、しっかりと覚えていってくださいね!

ソーベルフィルタとは

ソーベルフィルタは、画像の平均化を行いながらエッジ強調を行うフィルタ処理で、ノイズを低減しながらエッジを強調することができます。

ソーベルフィルタ_base_1

ソーベルフィルタでは、図のようなカーネル係数がよく使用されます。
「カーネルA」は横方向、「カーネルB」は縦方向のエッジを強調します。

ソーベルフィルタ_base_2

図は縦方向と横方向それぞれのソーベル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ソーベルフィルタの処理後の画像です。
さらに、変換後画素AとBを足し算することで、縦横方向のソーベルフィルタをかけたことになります。

ソーベルフィルタ_base_3

ソーベルフィルタは、「画像B」のような小さいノイズであればノイズを除去しながら綺麗に輪郭を抽出することができます。
但し、「画像C」のような強いノイズの場合はソーベルフィルタでも強調されてしまうので、ノイズを除去するためには別の方法をとる必要があります。この方法は次回以降紹介します。

ソーベルフィルタ_base_4

ソーベルフィルタをやってみよう

色々な画像で、通常のエッジフィルタとソーベルフィルタの違いを見くらべてみましょう。
「画像F」「画像I」「画像L」「画像O」は以前に紹介した縦横方向のエッジ強調フィルタの結果で、輪郭と一緒にノイズが残ってしまっていることがわかります。
一方で、ソーベルフィルタをかけた「画像G」「画像J」「画像M」「画像P」ではノイズを低減させつつも、輪郭を綺麗に抽出することができました。

ソーベルフィルタ_sample_1
ソーベルフィルタ_sample_2
ソーベルフィルタ_sample_3
ソーベルフィルタ_sample_4

まとめ

新人ムラ太
新人ムラ太

なるほど。輪郭がすごく綺麗になりましたね!
「画像D」を見せてもらいましたけど、ノッキー先生の結果は残念でしたね~。

ノッキー先生
ノッキー先生

○○先生に強烈なノイズを付けられちゃいましたからね・・・。
でも、次回以降の記事で綺麗にノイズを除去する予定ですよ!

新人ムラ太
新人ムラ太

ノッキー先生も男前の仲間入りですね!
って、いつの間にか自分、男前な姿にもどってますね!

ノッキー先生
ノッキー先生

そろそろ戻さなきゃいけないと思ったけど、フィルタ処理では限界だったのでサーバーに保存済みのムラ太くんをフツーに戻しておきました。

Point
  • ソーベルフィルタは、平均化とエッジの強調を同時に行えるフィルタである。

  • エッジを強調しながらノイズを低減できる。

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