Question

我一直在尝试创建自己的卷积运算符，而不是使用Java附带的内置运算符。我在此图像上应用了内置卷积运算符 link

使用内置卷积运算符和高斯滤波器我得到了这个图像。 link

现在我使用我的代码运行相同的图像

public static int convolve(BufferedImage a,int x,int y){
 int red=0,green=0,blue=0;
      float[] matrix = { 
 0.1710991401561097f, 0.2196956447338621f, 0.1710991401561097f, 
 0.2196956447338621f, 0.28209479177387814f, 0.2196956447338621f, 
 0.1710991401561097f, 0.2196956447338621f, 0.1710991401561097f, 
 };
      for(int i = x;i<x+3;i++){
          for(int j = y;j<y+3;j++){
              int color = a.getRGB(i,j);
              red += Math.round(((color >> 16) & 0xff)*matrix[(i-x)*3+j-y]);
              green += Math.round(((color >> 8) & 0xff)*matrix[(i-x)*3+j-y]);
              blue += Math.round(((color >> 0) & 0xff)*matrix[(i-x)*3+j-y]);

          }
      }

    return (a.getRGB(x, y)&0xFF000000) | (red << 16) | (green << 8) | (blue);
}

我得到的结果就是这个。 link

另外，我如何优化我编写的代码。内置卷积运算符需要1~2秒，而我的代码即使没有按照预期的那样服务，也需要5~7秒！

上传时我意外地旋转了我的源图像。所以请忽略它。

Answer 1

首先，在循环的每个循环中，你不必要地（并且错误地）将结果从float转换为int。您的red，green和blue应为float类型，并且只应在卷积后（转换回RGB时）转换回整数：

  float red=0.0f, green = 0.0f, blue = 0.0f
  for(int i = x;i<x+3;i++){
      for(int j = y;j<y+3;j++){
          int color = a.getRGB(i,j);
          red += ((color >> 16) & 0xff)*matrix[(i-x)*3+j-y];
          green += ((color >> 8) & 0xff)*matrix[(i-x)*3+j-y];
          blue += ((color >> 0) & 0xff)*matrix[(i-x)*3+j-y];

      }
  }

return (a.getRGB(x, y)&0xFF000000) | (((int)red) << 16) | (((int)green) << 8) | ((int)blue);

由于matrix中的系数错误，导致结果中出现颜色不正确：

0.1710991401561097f + 0.2196956447338621f + 0.1710991401561097f + 
0.2196956447338621f + 0.28209479177387814f + 0.2196956447338621f +
0.1710991401561097f + 0.2196956447338621f + 0.1710991401561097f =

1.8452741

模糊卷积矩阵中的系数之和应为1.0。当您将此矩阵应用于图像时，您可能会获得超过255的颜色。当发生这种情况时，通道会“渗入”下一个通道（蓝色到绿色等）。使用此矩阵的完全绿色图像将导致：

 green = 255 * 1.8452741 ~= 471 = 0x01D7;
 rgb = 0xFF01D700;

这是一种不那么强烈的绿色，带有一丝红色。

你可以通过将系数除以1.8452741来解决这个问题，但是你想确保：

 (int)(255.0f * (sum of coefficients)) = 255

如果不是，您需要添加一个将通道大小限制为255的检查，并且不要让它们环绕。 E.g：

if (red > 255.0f)
   red = 255.0f;

关于效率/优化：
这可能是因为这种不必要的演员和调用Math.Round可以解释速度的差异，但更有可能的是候选人是你访问图像的方式。我对BufferedImage和Raster不太熟悉，建议您以最有效的方式访问底层图像缓冲区。

卷积运算符产生颜色光谱

1 个答案: