Java DIP: comprender la convolución

La convolución es una operación matemática en dos funciones f y g. Las funciones f y g en este caso son imágenes, ya que una imagen también es una función bidimensional.

Realización de convolución

Para realizar la convolución en una imagen, se siguen los siguientes pasos:

• Voltea la máscara (horizontal y verticalmente) solo una vez.
• Desliza la máscara sobre la imagen.
• Multiplica los elementos correspondientes y luego súmalos.
• Repita este procedimiento hasta que se hayan calculado todos los valores de la imagen.

Usamos OpenCV función filter2Dpara aplicar convolución a imágenes. Se puede encontrar enImgprocpaquete. Su sintaxis se da a continuación:

filter2D(src, dst, depth , kernel, anchor, delta, BORDER_DEFAULT );

Los argumentos de la función se describen a continuación:

No Señor.	Argumento y descripción
1	src Es la imagen de origen.
2	dst Es imagen de destino.
3	depth Es la profundidad de dst. Un valor negativo (como -1) indica que la profundidad es la misma que la fuente.
4	kernel Es el núcleo que se va a escanear a través de la imagen.
5	anchor Es la posición del ancla en relación con su núcleo. El punto de ubicación (-1, -1) indica el centro por defecto.
6	delta Es un valor que se agrega a cada píxel durante la convolución. Por defecto es 0.
7	BORDER_DEFAULT Dejamos este valor por defecto.

Ejemplo

El siguiente ejemplo demuestra el uso de la clase Imgproc para realizar la convolución en una imagen de escala de grises.

import org.opencv.core.Core;
import org.opencv.core.CvType;
import org.opencv.core.Mat;

import org.opencv.highgui.Highgui;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;

public class convolution {
   public static void main( String[] args ) {
   
      try {
         int kernelSize = 3;
         System.loadLibrary( Core.NATIVE_LIBRARY_NAME );
         
         Mat source = Highgui.imread("grayscale.jpg",  Highgui.CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);
         Mat destination = new Mat(source.rows(),source.cols(),source.type());
         
         Mat kernel = new Mat(kernelSize,kernelSize, CvType.CV_32F) {
            {
               put(0,0,0);
               put(0,1,0);
               put(0,2,0);

               put(1,0,0);
               put(1,1,1);
               put(1,2,0);

               put(2,0,0);
               put(2,1,0);
               put(2,2,0);
            }
         };
         
         Imgproc.filter2D(source, destination, -1, kernel);
         Highgui.imwrite("original.jpg", destination);
         
      } catch (Exception e) {
          System.out.println("Error:" + e.getMessage());
      }
   }
}

Salida

En este ejemplo convolvemos nuestra imagen con el siguiente filtro (kernel). Este filtro produce la imagen original tal como está:

0	0	0
0	1	0
0	0	0

Imagen original

Imagen convolucionada