04360783 沈郁翔 HW4：空間濾波器

前言

這次的東西是空間濾波器。我使用繪圖軟體時，除了比較常用模糊之外，其他較少使用。
不過依然值得討論，其中一個原因是我覺得卷積神經網路的構想由此而生。
（僅僅是我覺得，我目前沒有找到彼此相關的證據）

題外話，空間濾波器的遮罩，在 AI 卷積神經網路的領域中叫做卷積核，
裡面的權重會隨著訓練（反向傳播或其他最佳化函數的技巧）而改變。

之所以卷積神經網路對於圖像如此有利，是因為跟全連接網路相比，
卷積核中的權重（整張圖片用同一個核）跟全連接的權重少上許多，
所以可以大幅度減少運算量。

（圖 1）原始圖片

平滑濾波器

平滑濾波器可以實現的模糊功能是我最常使用的功能，
搭配光暈可以做出漂亮的效果，技術方面應該是最容易實踐的濾波器。

（圖 2）模糊濾波器

值得一提的是，近來人工智慧領域的進步已經存在將模糊轉為清晰的方法：
數位時代《Google Brain新研究：用機器學習消除馬賽克、提高像素》

如果觀察過攝影技術，通常畫面中會存在前後景跟目標物，
目標物通常是整張圖片最清晰的部份，而前後景較模糊。

可以想想是否已經存在判斷圖片前後景的方法？
又或者存在調整圖片中單個物件對焦的方法？

中值濾波器

上了胡椒鹽雜訊後，可以使用中值濾波器消除。

中值濾波在 Paint.net 我比較常用的替代方案是油畫風格，
效果差不多，但顏色在邊界上會溢出。

（圖 3）胡椒鹽訊

（圖 4）中值濾波器

中值濾波器可以保留邊界的特色，
有時可以消去一些細節，但又不會使圖片看起來「不清晰」

這在像素遊戲中是重要的特性，因為像素遊戲的每個圖片物件都有清楚的邊界。
如果貿然引入經平滑（模糊）處理的圖片會顯的格格不入，
這時中值濾波就能起到關鍵作用（同通常我會用油畫風格代替）

回到雜訊的角度，反過來想，在丟入雜訊的時候，
如果刻意設計成中值濾波濾不掉的話，不知道有什麼效果？

銳化濾波器

銳化濾波器是我覺得較神奇的一個，因為他的權重設計不太直觀，
這也間接說明了有些東西不用推論的技巧就沒辦法發現。

（圖 5）銳化濾波器