Как написать свой матричный фильтр (например размытие по Гауссу)?

Question

[Zashamee]

Итак, решил я написать матричный фильтр. Как я понял, что нужно взять две матрицы - одна со значениями, другая с коэффициентами , ну и произвести расчет.
В общем вопрос в том, как произвести расчет со значениями пикселей в матрице? Меня смущают форматы значений причем все - RGB, HEX, CMYK. Совершенно не понимаю как с ними работать. Во всех статьях берутся какие то не понятные значения пикселей (если можно расскажите мне, что это за значения - фото прилагается). Заранее спасибо.



Ссылка откуда я взял картинку https://habr.com/ru/articles/142818/

Comments

[Михаил Ливач]

слева у вас матрица значений для пикселей, справа - для коэффициентов. Далее: возьмём для простоты RGB - любой цвет разложен на 3 составляющих Red, Green, Blue. Соответственно, и расчёт Вы будете проводить 3 раза. Или Вы можете применять фильтр только к одной составляющей и получать немного другой эффект.

Answer 1

[Алексей Черемисин]

Рекомендую книжку https://www.litres.ru/book/rafael-s-gonsales/cifro...

Answer 2

[My1Name]

Меня смущают форматы значений причем все - RGB, HEX, CMYK.

Что именно? У всех цветных изображений, исходные значения RGB (от 0 до 255). Это три цвета: R - красный, G - зелёный и B- синий. Их смешивание даёт разные оттенки и значение пикселя. На этой основе строятся другие цветовые карты, такие как CMYK, где чёрный и белый - ноль и 255 для всех трёх цветов соответственно.

вопрос в том, как произвести расчет со значениями пикселей в матрице?

Берёте матрицу n×n (в данном случае показана матрица 3×3) и усредняете значение смежных пикселей.

Для простоты понимания, можно взять пример преобразования цветного изображения в черно-белое; выводится сумма трёх цветов (RGB × коэффициент) в одном пикселе:
result = 0.2126*r + 0.7152*g + 0.0722*b

Comments

[Zashamee]

И в итоге: что потом делать с этим result? это новое значение центрального пикселя? если да то каким образом оно переводиться в цвет?

result = 0.2126*r + 0.7152*g + 0.0722*b

[My1Name]

Zashamee,

каким образом оно переводиться в цвет?

В современных вычислительных системах байт состоит из 8 бит и, соответственно, может принимать одно из 256 (от 0 до 255) различных значений.

Каждый канал RGB занимает 8 бит (1 байт) и обеспечивает 256 возможных значений для одного цвета.

Вы можете открыть картинку обычным блокнотом и посмотреть. Там будет ряд символов (к̶р̶а̶к̶о̶з̶я̶б̶р̶ы̶): набор цифр и мета-данные изображения в кодировке ANSI, отвечающие за цвет каждого пикселя. Один пиксель для RGB изображения занимает три байта (256×3).

**не открывайте большие изображения текстовым файлом. Это может привести к зависанию ПК.

это новое значение центрального пикселя?

Это значение одного пикселя. А метод Гаусса делает "размывку" по нескольким пикселям. То есть, берётся грубо говоря квадратик включающий в себя 9 пикселей (матрица 3×3), и вычисляется оптимальное значение для каждого пикселя на основании смежных значений.

В конечном счёте, вы пишите набор байтов в файл и указываете его расширение (например .jpg). Таким образом остальные системы понимают, как его интерпретировать ("декодировать").

[My1Name]

p.s. Это основы программирования. Как вы собрались писать свой "матричный фильтр Гаусса" без базисных знаний, я не представляю... Обычно это изучают в ВУЗах на первом - втором курсе паралельно с математикой.

Восьмью битами представляют информация для разных кодировок (например: ASCII, ISO 8859-5, UTF-8 и др.). См. 01010111 == "W" в ASCII

[Zashamee]

My1Name, увы но у меня не техническое образование. И я только учусь. Базовые вещи фронтенда я изучил React и т.п. Вот смотрю на что то по сложнее. А поповоду пробела в знаниях… Это прям как тему можно гуглить «Основы программирования»?

[Zashamee]

My1Name, за такой подробный ответ - спасибо большое) в целом я понял, буду пробовать.

[My1Name]

Zashamee,

у меня не техническое образование. И я только учусь. Базовые вещи фронтенда я изучил React и т.п.

Тогда нули и единицы вам пока не нужны... Ниже мой псевдокод (JAVA) для работы с изображением. Если сумеете понять, то думаю сможете написать и свой матричный фильтр.

Метод "термит" ( ̶т̶а̶к̶ ̶я̶ ̶е̶г̶о̶ ̶н̶а̶з̶в̶а̶л̶) по большому счёту - это "Хромакей". Сначала выбирается некоторая область изображения (в пикселях), а потом применяются разные фильтры.

[Zashamee]

My1Name, круто, спасибо) Обещаю, что от моего матричного фильтра никто не пострадает))))

Answer 3

[mayton2019]

Фильтр Гаусса ничего не знает о цвете. Он просто применяется к матрице вещесвтенных чисел.
Поэтому обычно картинку в формате RGB переводят в трех-слойную вещественную матрицу { double, double, double }
и фильтр Гаусса применяют трижды для каждого слоя. И результат потом снова сводят в RGB.

Есть миллиард хитростей как делать это в целых или в вещественных числах или как использовать SIMD, Parallel
computing e.t.c. но ты сделай сначала самый простой и работающий вариант а потом уже оптимизация.

С оптимизацией неизбежно сталкиваются все новички на цифровых фильтрах. Потому-что без нее фильры
работают на порядки медленнее чем в Photoshop например.