图像内核

图像内核 是一种由数值构成的小型矩阵,通过应用称为 卷积 的数学运算来处理图像。内核中的每个数值定义了相邻像素对输出像素值的贡献程度。

内核是图像处理中的基本概念,用于执行诸如模糊、锐化及边缘检测等操作。它们决定了像素邻域的加权方式及组合方法,以生成新的图像细节。

概念

当图像与内核进行卷积运算时,内核会以图像中每个像素点为中心进行对齐。邻域内每个像素点均与相应内核值相乘,所得结果相加后形成输出像素颜色。该过程会针对图像中的每个像素重复执行。

内核值可以为正数、负数或分数形式,其模式决定了所产生的效果。

常见示例

以下列举几种常见内核及其用途:

模糊

通过均匀加权的正值可实现简单的模糊效果。例如,一个 3x3 平均模糊内核:

1/9  1/9  1/9
1/9  1/9  1/9
1/9  1/9  1/9

该方法通过邻近像素的平均化处理来柔化图像。

锐化

锐化内核通过强调中心像素与其邻近像素之间的差异,从而增强边缘处的对比度:

 0  -1   0
-1   5  -1
 0  -1   0

边缘检测

边缘检测核通过测量相邻像素之间的差异来突出亮度变化。例如,拉普拉斯 内核:

 0  -1   0
-1   4  -1
 0  -1   0

索贝尔 内核(水平边缘):

-1  -2  -1
 0   0   0
 1   2   1

规格化

通常会对像素内核进行规格化处理,使所有数值之和等于 1.此举可避免图像整体亮度增强或减弱。例如,将模糊内核的每个元素除以所有数值的总和,可确保卷积后亮度的一致性。

在合成器中创建内核

无需外部图像,用户可直接在 Blender 合成器中通过现有节点创建内核。

该方法适用于设计可交互修改的程序化或参数化滤镜、模糊效果及眩光模式。

  1. 从固定图像开始,使用一个图像节点,将其分辨率设置为较小值,例如 9x9 或 15x15 像素。或者,可使用 RGB 节点生成纯色。

  2. 调整内核形状,通过修改像素值来定义内核权重:

    • 使用椭圆遮罩模糊节点,可创建柔和的圆形渐变效果。

    • 将多个遮罩与混合节点组合,可形成复杂或方向性形状(例如星形或条纹图案)。

    可通过 乘法 模式的运算节点调整整体强度比例,或通过除以其总和来规格化内核值。

  3. 将处理后的过程图像输入至卷积节点:将生成的处理图像连接至卷积节点内核 输入端。该图像的模式与亮度直接控制卷积效果。

提示

  • 小尺寸图像(小于 20×20 像素)可生成高效、响应迅速的内核。

  • 卷积 节点中使用 规格化内核 可自动维持亮度平衡。

  • 可采用动画化遮罩或程序化噪波模式来生成动态或闪烁滤镜效果。

  • 具有正负值的内核可用于增强边缘或纹理特征。