圖片濾鏡系統期末線上展覽

因為有些同學在demo時卡到其他時間，因此做了個線上的展覽讓大家可以檢視各組做的狀況。選出一些做得還不錯的結果與一些特別的演算法與大家分享。甚至有同學改良現有的演算法達到更好的結果，非常厲害。

• 圖片濾鏡系統期末線上展覽
  • 基本功能
    • Box Filter
    • Median Filter
    • Identity Filter
  • 進階功能
    • Contrast Stretching(對比拉伸)
    • Mosaic Filter(馬賽克濾鏡)
    • Intensity Transformation(強度轉換)
    • Histogram Equalization(直方圖均化)
    • Alpha-Trimmed Mean Filter(Alpha-修整平均濾波器)
    • Sobel Gradient Filter(索伯梯度濾鏡)
    • Linear Motion Blurring(線性運動模糊)
  • 特殊現象
    • Moire Pattern(摩爾紋)
  • 希望你們學到的事情

基本功能

Box Filter

將kernel內的所有像素取平均值，因此當kernel越大，輸出圖片會越模糊，會失去越多細節。

• Author: 廖哲武
  

• Author: 林柏宇 李承洸
  

• Author: 張庭洋
  

Median Filter

將kernel內的所有像素取出中位數，因此可以將圖片中的極值濾掉。在圖片中的極值為0與255的黑白像素，亦稱作pepper salt noise，因為胡椒是黑的，鹽是白的，就是胡椒鹽的概念。因此如果使用這種濾鏡，便可以將極大值與極小值濾除。此外，與box filter同理，若使用更大的濾鏡，將會使圖片變得更加模糊，失去更多細節。

• Author: 廖哲武
  

• Author: 張庭洋
  

雀斑消失了!

• Author: 黃綵誼
  

Identity Filter

Skip，基本上輸出圖片與輸入圖片相等。

進階功能

Contrast Stretching(對比拉伸)

$$Pixe{l}_{new}={\displaystyle \frac{Pixel-Pixe{l}_{min}}{Pixe{l}_{max}-P_{min}}}$$

• Author: 張庭洋
  

• Author: 廖偉程 沈昱成
  

• Author: 郭庭維
  

如果該圖片本身就具備0及255這種極值的像素值，則拉伸的結果便會非常有限。郭庭維同學因此改良原先的算法，使對比度能夠更加的被拉伸。具體細節如下:

• Author: 郭庭維
  

Mosaic Filter(馬賽克濾鏡)

與期末上機考第二題max pooling的做法類似，只不過這次是計算kernel包住的平均值，而非最大值。可以觀察到當kernel size越大，圖片變得更模糊，馬賽克得顆粒越大。

• Author: 郭庭維
  

Intensity Transformation(強度轉換)

基本上就是找各種函數將input的像素值map到ouptut的像素值。

• Author: 江旭宸 周志鎧
  

• Authot: 黃綵誼
  

Histogram Equalization(直方圖均化)

ref: [https://jason-chen-1992.weebly.com/home/-histogram-equalization]
為使用統計的手法將像素值盡可能的分散到不同的像素值，以增強圖片對比度。

• Author: 黃綵誼
  

Alpha-Trimmed Mean Filter(Alpha-修整平均濾波器)

結合了box filter與median filter的點子，將kernel內的像素值排序後，去掉部分的極大極小值，將剩餘的值平均。為一個對抗胡椒鹽雜訊的好工具。

• Author: 江旭宸 周志鎧
  

Sobel Gradient Filter(索伯梯度濾鏡)

Horizontal Kernel:

$$G_x=\left(\begin{array}{ccc}+1& 0& -1\\ +2& 0& -2\\ +1& 0& -1\end{array}\right)$$

Vertical Kernel:

$$G_y=\left(\begin{array}{ccc}+1& +2& +1\\ 0& 0& 0\\ -1& -2& -1\end{array}\right)$$

將兩個kernel與原圖作convolution之後作幾何平均:

$$I(x,y)=\sqrt{(G_x\ast I{)}^2+(G_y\ast I{)}^2}$$

• Author: 楊捷茗
  

• Author: 張庭洋
  

Linear Motion Blurring(線性運動模糊)

這個濾鏡的結果很像在拍照的時候手抖了一下，因此會有一個速度感。實作原理如下:

$$B(x,y)=\int I(x-t\cdot \cos (\theta ),y-t\cdot \sin (\theta ))dt$$

其中

$I(x,y)$為原始圖像中的像素值，

$B(x,y)$為模糊後的像素值。透過將上式離散化所得到的kernel與原圖作convolution之後，便可以得到圖片朝特定方向產生線性模糊的結果圖。

• Author: 江旭宸 周志鎧
  

特殊現象

Moire Pattern(摩爾紋)

當ASCII ART使用過高解析度，且原始圖片解析度較高時，在液晶螢幕上顯示只有黑字的ASCII ART時會因為大量細紋的光學干涉產生摩爾紋效應。

• Author: 廖哲武
  
  
  

在日常生活中也會出現類似的現象:

ref: [https://www.fuji.com.tw/shownews.asp?RecordNo=880]

希望你們學到的事情

Programming + Domain Knowledge = Potential

現在學會寫程式後，再加上你們來自各個領域的專業知識，便有無限的潛能。