图像处理是计算机视觉的核心基础,许多算法依赖数学公式实现。以下是常见公式及应用场景:

🔢 基础概念

  • 像素坐标系
    图像由二维网格像素组成,坐标通常以 (x, y) 表示,原点在左上角

    像素坐标系
  • 灰度值计算
    灰度化公式:I = 0.299R + 0.587G + 0.114B

    灰度值计算

🧮 常用公式

  1. 线性灰度变换
    I = α * I₀ + β

    • α 控制对比度(0<α<1 为压缩,α>1 为扩展)
    • β 控制亮度偏移
    灰度变换公式
  2. 卷积运算
    O(x,y) = Σ Σ I(x+i,y+j) * K(i,j)
    其中 K 为卷积核(如高斯核 Gaussian_Filter

    卷积运算示意图
  3. 傅里叶变换
    F(u,v) = Σ Σ f(x,y) * e^{-j2π(ux+vy)/N}
    用于频域分析,常用于图像滤波

    傅里叶变换原理

📌 应用场景

  • 边缘检测
    使用拉普拉斯公式:∇²I = ∂²I/∂x² + ∂²I/∂y²

    边缘检测示意图
  • 图像压缩
    傅里叶变换后保留低频成分(如 JPEG 编码原理)

    图像压缩流程
  • 直方图均衡化
    计算累积分布函数:C(k) = (k - k_min) / (k_max - k_min)

    直方图均衡化效果

📚 扩展阅读

如需深入了解图像处理算法实现,可查看 图像处理进阶教程