OpenCV：高通滤波之索贝尔、沙尔和拉普拉斯

目录

简述

什么是高通滤波？

高通滤波的概念

应用场景

索贝尔算子

 算子公式

实现代码

特点

沙尔算子

算子公式

实现代码

特点

拉普拉斯算子

算子公式

实现代码

特点

高通滤波器的对比与应用场景

相关阅读

OpenCV：图像滤波、卷积与卷积核-CSDN博客

OpenCV：图像处理中的低通滤波-CSDN博客

简述

高通滤波是一种增强图像高频分量的处理方法，常用于边缘检测和特征提取。在图像处理中，高通滤波可以突出图像中的边缘、轮廓和细节信息，而抑制平滑区域（低频分量）。

本文将重点介绍三种常见的高通滤波器：索贝尔（Sobel）、沙尔（Scharr） 和 拉普拉斯（Laplacian），并结合代码和应用场景进行讲解。

什么是高通滤波？

高通滤波的概念

高通滤波是对图像进行卷积操作，以保留图像中的快速变化部分（如边缘和细节），同时抑制低频分量（如大面积平坦区域）。

应用场景

• 边缘检测：提取物体轮廓和边界。
• 特征提取：用于后续计算机视觉任务（如目标检测）。
• 图像锐化：增强图像清晰度。

索贝尔算子

索贝尔算子是一种经典的边缘检测算子，通过计算像素梯度，检测图像的水平和垂直边缘。

 算子公式

水平边缘检测：

垂直边缘检测：

实现代码

import cv2
import numpy as np

# 读取图像
image = cv2.imread("D:\\resource\\filter\\shudu.jpg")
image = cv2.resize(image, (400,400))

# 检测单方向效果好， 同时双方向效果差

# y方向 图像边缘
result1 = cv2.Sobel(image, cv2.CV_64F, 1, 0, ksize=5)

# x方向 图像边缘
result2 = cv2.Sobel(image, cv2.CV_64F, 0, 1, ksize=5)

# 合并
result = cv2.add(result1, result2)

cv2.imshow("image", image)
cv2.imshow("result1", result1)
cv2.imshow("result2", result2)
cv2.imshow("result", result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

特点

• 能检测水平和垂直边缘。
• 可调整核大小（ksize）以控制平滑程度。

运行结果： y方向和x方向

运行结果： 原图和合成后的图

沙尔算子

沙尔算子是对索贝尔算子的优化版本，它在小窗口（如 3×3）中提供更高的精度。

算子公式

水平边缘检测：

垂直边缘检测：

实现代码

import cv2
import numpy as np

# 读取图像
image = cv2.imread("D:\\resource\\filter\\shudu.jpg")
image = cv2.resize(image, (400,400))

# 与Sobel类似， 只能求x或y方向的边缘

# y方向 图像边缘
result1 = cv2.Scharr(image, cv2.CV_64F, 1, 0)

# x方向 图像边缘
result2 = cv2.Scharr(image, cv2.CV_64F, 0, 1)

# 合并
result = cv2.add(result1, result2)

cv2.imshow("image", image)
cv2.imshow("result1", result1)
cv2.imshow("result2", result2)
cv2.imshow("result", result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

特点

• 在处理高频变化的边缘时，精度高于索贝尔算子。
• 适用于对边缘检测精度要求较高的场景。

拉普拉斯算子

拉普拉斯算子是一种二阶导数算子，结合水平和垂直方向的梯度信息，用于检测图像的边缘。

算子公式

拉普拉斯算子的卷积核常见形式为：

实现代码

import cv2
import numpy as np

# 读取图像
image = cv2.imread("D:\\resource\\filter\\shudu.jpg")
image = cv2.resize(image, (400,400))

# 可以同时求2个方向的边缘，但是对噪音敏感，需要先降噪
result = cv2.Laplacian(image, cv2.CV_64F, ksize=5)

cv2.imshow("image", image)
cv2.imshow("result", result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

特点

• 同时检测水平、垂直和对角线方向的边缘。
• 对噪声敏感，适合平滑处理后的图像。

运行结果 

高通滤波器的对比与应用场景