生成的高斯内核使用 C++ 中的 opencv 将图像饱和为白色

Question

我正在尝试实现一个函数，该函数在给定特定标准偏差和维度的情况下为我提供高斯核。该函数的输出似乎是正确的，但是当我使用 cv::filter2D 函数应用它时，我得到的结果很奇怪。值饱和到最大值，呈现白色。

生成内核的函数实现如下：

    cv::Mat gaussKernel(int kernel_size, float stdDev)
    {
        // For now, only odd kernel_size values
        std::default_random_engine generator;
        std::normal_distribution<float> distribution(0, stdDev);
        float sum_term {0};
        cv::Mat kernel = cv::Mat::zeros(kernel_size, kernel_size, CV_32F);


        // Create kernel
        for (int i = -kernel_size/2; i <= kernel_size/2; i++)
        {
            for (int j = -kernel_size/2; j <= kernel_size/2; j++)
            {
                kernel.at<float>(i + kernel_size/2,j + kernel_size/2) = std::exp(-(pow(i,2) + pow(j,2))/(2*pow(stdDev,2)));
                sum_term += kernel.at<float>(i + kernel_size/2,j + kernel_size/2);
            }
        }

        kernel /= sum_term;

        std::cout << "The kernel is:   " << std::endl;
        for (int i = 0; i < kernel.rows; i++)
        {
            std::cout << "    ";
            for (int j = 0; j < kernel.cols; j++)
            {
                std::cout << kernel.at<float>(i,j) << ", ";
            }
            std::cout << std::endl;
        }

        return kernel;
    }

一切都是用灰度图片完成的。我预计该错误与内核矩阵中使用的编码有关，但我测试了一些东西并没有收到任何结果。

--编辑： stdDev 的值 = 1； kernel_size 的值 = 3;

图片： Link to image

与读取或修改图片相关的部分代码：

std::string dir {"../resources/ORings/ORing01.jpg"};
cv::Mat original, customKernel;
original = cv::imread(dir);

cv::Mat noisy = original.clone();
cv::Mat clean_1 = original.clone();

customKernel = gauss::gaussKernel(kernel_size, 1);
noisy = gauss::addGaussianNoise(noisy, SNR);
cv::filter2D(clean_1, clean_1, CV_32F, customKernel, cv::Point(-1,-1), 0, cv::BORDER_DEFAULT);

Answer 1

问题的原因是将cv::filter2D的ddepth参数设置为CV_32F。

将参数值设置为-1 即可解决问题：

cv::filter2D(clean_1, clean_1, -1, customKernel, cv::Point(-1,-1), 0, cv::BORDER_DEFAULT);

---

将ddepth 参数设置为CV_32F 会导致cv::filter2D 的输出类型为CV_32F（float 类型的像素）。

输出的值在 [0, 255] 范围内（与输入的范围相同）。
对于CV_32F（浮点）类型的像素，OpenCV 约定黑色是0，白色是1。大于 1.0 的值也是白色的。

我能想到 3 个相关的解决方案：

• 通过将ddepth 设置为-1，保持输出CV_8U 的类型（与输入相同）。
• 将内核除以 255：customKernel /= 255.0f;。
• 将输出图像除以 255：clean_1 /= 255.0f;。