[OpenCV] Image Processing - Fuzzy Set
使用模糊技术进行 (灰度变换Grayscale Transform) 和 (空间滤波Spatial Filtering)
模糊集合为处理不严密信息提供了一种形式。
首先,需要将输入量折算为隶属度,这个过程叫做“模糊化”。
然后,使用得到的隶属度来进行计算,或者判断,或者其他更复杂的算法。
最后,需要将隶属度再次折算为输出,这个过程称为“去模糊”或者“反模糊”。
使用模糊集合进行"灰度变换"
使用模糊集合来进行灰度变换,从而增强图像。首先可以在常理下考虑一下,一般的对于动态范围较小的图像,我们一般的处理的方法是灰度拉升,或者直方图均衡。
这两种的方法的本质就是,让原图较暗的像素更加暗,让原图较亮的像素更加亮。那么,我们规定如下模糊规则
R1:IF 一个像素是暗的,THEN 让这个像素更暗;
R2:IF 一个像素是灰的,THEN 让他保持是灰的;
R3:IF 一个像素是亮的,THEN 让这个像素更亮;
这个规则就代表了我们的处理方法。
当然,IF条件中的像素是暗的(或者灰的,或者是亮的),这个概念都是模糊的。
同理THEN结论中的更暗(或者保持灰的,或者更亮)亦是模糊的。
为此,我们需要确立一个隶属度函数,从而来判断一个像素对于三个条件的隶属度。
实际上,隶属度函数的确定是很复杂的,然而,这里我们则尽量想得简单一点。
首先,一个像素是暗的(模糊),那么其隶属度函数大致的形状是,
-
- 在低于某个值的时候域隶属度为1,
- 在灰度越过某一个值之后,其隶属度为0,
- 当然。
然后与之间进行线性插值,那么,我们就可以得到R1的隶属度函数了。同理,R2与R3也是一样的。
为了简单起见,我们将THEN结论中的更暗设置为较为简单的函数。
-
- 为了让这个像素更黑,其输出都为0。同理,
- 为了使这个像素保持灰的,我们将其输出设为0.5,
- 为了使得一个像素更亮,我们将其设置为1。
根据以上讨论,我们所决定的隶属度函数如下所示。
使用输入的隶属度函数,可以得到模糊化后的数据。
对于一个像素,需要根据规则R1,R2与R3,计算出所对应的隶属度,与,
这个过程,称之为模糊化。
将一个输入量模糊化,所使用的函数(或者说是对应关系),称之为知识库。
模糊集合的应用
有意思的表达方式,赞。
实例:
将隶属度函数重叠起来看,理解的重点:
关键就在这里,自定义了一个标准,这就是精髓。
结合公式来看,理解公式的含义:
得到一个权值衡量后的成熟度估计值,最为输出值。
但这样是不是计算量太大了点,对于每一幅图像,毕竟这么多像素要逐个计算。
但效果看上去还是不错的。
使用模糊集合进行"空间滤波"
模糊规则:
实例: