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为什么图对应的拉普拉斯矩阵的公式是L=D-A

首先要区分拉普拉斯算子和拉普拉斯矩阵。

什么是拉普拉斯算子?

拉普拉斯算子是n欧几里德空间中的一个二阶微分算子,定义为梯度(▽f)的散度(▽·f)。因此如果f是二阶可微的实函数,则f的拉普拉斯算子定义为:


只要记住它是二阶微分算子即可。可表示为:

在图像处理中,一般是离散形式的,表示为:

也就是利用如下的卷积核对图像进行处理:

处理后的效果:

作用是使原始的图像细节更为清晰。

什么是拉普拉斯矩阵?

拉普拉斯矩阵计算公式为L=D-A,其中D是每个节点的度组成的矩阵,对角线上的值为该节点的度,其余值为0。A是邻接矩阵,以无向图为例,若两边相接,那么邻接矩阵中的值就为1,否则为0,如下所示:

那么为什么拉普拉斯矩阵的公式是那样的? 

与拉普拉斯算子类似的是,拉普拉斯算子考虑的是中心点和其上下左右的像素点间的关系,而拉普拉斯矩阵考虑的是某节点和其邻接节点之间的关系。

以无向图为例,对于某处节点而言,其权重可以用该节点的度表示,对于其与邻接节点的关系而言,可以用是否是邻接的来区分,也就是邻接矩阵,于是乎:

其中d1-dn表示每个节点的度,w1-wn表示每个节点的邻接向量,于是乎就有了L=D-A。

 

参考:

http://www.cnblogs.com/xfzhang/archive/2011/01/19/1939020.html

https://baike.baidu.com/item/%E6%8B%89%E6%99%AE%E6%8B%89%E6%96%AF%E7%9F%A9%E9%98%B5/5583042?fr=aladdin 

https://zhuanlan.zhihu.com/p/81370490 

https://zhuanlan.zhihu.com/p/84649941

posted @ 2020-08-22 22:53  西西嘛呦  阅读(1801)  评论(0编辑  收藏  举报