2023/5/25

画像のフィルタ処理(ラプラシアンフィルタ)

はじめに

2年目ムラ太
2年目ムラ太

前回までは、物体検出AIについてでした。AIを学ぶ日がくるなんてボクもかなり成長しました。
今回はどんな新しいことを教えてもらえるんですか。

ノッキー先生
ノッキー先生

今回はフィルタ処理について説明したいと思います。

2年目ムラ太
2年目ムラ太

これまでフィルタ処理はいろいろやっていますよ。
先生、久しぶりの登場だからってブログぼけじゃないですか?

ノッキー先生
ノッキー先生

ちょっと思い出したフィルタ処理があったのよ・・・。
ラプラシアンフィルタは、まだ説明していなかったわね?

ラプラシアンフィルタとは

ラプラシアンフィルタは、画像のエッジを抽出する方法の一つで2次微分を利用する方法です。

ラプラシアンフィルタ

隣り合った画素値の差が大きいところをエッジとするのが1次微分フィルタです。
さらに画素値の差の変化が大きいところをエッジとするのが2次微分を利用したフィルタです。

ラプラシアンフィルタ
ラプラシアンフィルタ

ラプラシアンフィルタは、図のようなカーネル係数が使用されます。
「カーネルA」は対象画像の縦方向と横方向のエッジを強調し、「カーネルB」は縦横に加えて斜め方向についてもエッジを強調します。

ラプラシアンフィルタ

図はラプラシアンフィルタの4近傍と8近傍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ラプラシアンフィルタの処理後の画像です。
8近傍は斜めの画素値が影響していることがわかります。

ラプラシアンフィルタ

ラプラシアンフィルタは、「画像C」のように対象物を強調したい場合に有効です。「画像C」の雲のようにモヤっとしたものがあっても対象物の輪郭を抽出することができます。

ラプラシアンフィルタ

ラプラシアンフィルタをやってみよう

色々な画像で、1次微分フィルタのソーベルフィルタと2次微分フィルタのラプラシアンフィルタの違いを見くらべてみましょう。
ラプラシアンフィルタの結果はソーベルフィルタと比べて細い線でしっかりとした輪郭を抽出しています。
また、「画像L」のフィルタ処理結果を見比べてみると、「画像M」は全体的にエッジが強調されていますが、「画像N」の場合はモヤッとした部分のエッジは強調されず、ハッキリとした部分がより強調されました。

ラプラシアンフィルタ

まとめ

2年目ムラ太
2年目ムラ太

なるほど。ラプラシアンフィルタは、細い線で輪郭をはっきりだしてくれるんですね!

ノッキー先生
ノッキー先生

細いライン、なんて素敵な響きでしょ!
でも、ラプラシアンフィルタはノイズを強調してしまうこともあるの。用途に合わせて使い分けが必要よ!

2年目ムラ太
2年目ムラ太

そうですね!って、さっきからノッキー先生の話し方がファルコ先生みたいになってますよ?

ファルコ先生
ファルコ先生

えっ!?もしかして私たち、入れ替わってる!?

2年目ムラ太
2年目ムラ太

ふたりとも、それは結構ふるいネタですよ。
というか、それってぱくりじゃないですか・・?

Point
  • ラプラシアンフィルタは2次微分を使用したフィルタである。

  • はっきりしたパターンのエッジを強調しやすい。

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