為什么在觀看應(yīng)用中要使用銳化呢？人類視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖像中的邊緣和精細(xì)細(xì)節(jié)高度敏感，并且善于通過(guò)調(diào)整來(lái)區(qū)分對(duì)比度不同的線條。邊緣和細(xì)節(jié)主要存在于高頻部分。然而，相機(jī)是由有限數(shù)量的像素構(gòu)成的，這意味著在一幅圖像中，只有有限頻率的數(shù)據(jù)能夠被充分捕獲并呈現(xiàn)出來(lái)。在圖像中，物體之間的邊界之所以能被察覺(jué)，是因?yàn)榇嬖趶?qiáng)度變化（強(qiáng)度變化越劇烈，圖像就越清晰）。相鄰像素之間的強(qiáng)度變化與圖像的導(dǎo)數(shù)（空間微分）有關(guān)。銳化被廣泛用于對(duì)模糊圖像進(jìn)行后處理，通過(guò)增強(qiáng)強(qiáng)度變化的幅度來(lái)實(shí)現(xiàn)。增大暗區(qū)和亮區(qū)之間的差異能夠突出邊緣。在廣角視場(chǎng)（FOV）鏡頭圖像中，銳化可能是有益的，因?yàn)樗梢詫?duì)光學(xué)傳遞函數(shù)（OTF）起到補(bǔ)償作用。在這種情況下，圖像邊緣部分分辨率會(huì)降低，而銳化可以改善這一情況。

所采用的技術(shù)：使用了兩種技術(shù)來(lái)銳化圖像。這兩種技術(shù)都應(yīng)用了不同的參數(shù)。第一種技術(shù)是使用拉普拉斯濾波器來(lái)增強(qiáng)高頻區(qū)域中包含的精細(xì)細(xì)節(jié)。這些濾波器核的設(shè)計(jì)目的是相對(duì)于原始像素提高中心像素的亮度。拉普拉斯算子（L4 和 L8）是對(duì)圖像二階空間導(dǎo)數(shù)的二維等距度量：

使用的第二種技術(shù)是透明掩蔽（USM）。它使用原始圖像的一個(gè)未銳化（模糊的）負(fù)圖像掩模，通過(guò)每像素加權(quán)和與正原始圖像相結(jié)合，以創(chuàng)建一個(gè)銳化版本。在這里，我們使用一組不同大小的高斯核（3×3,9×9和19×19）來(lái)創(chuàng)建模糊圖像，并對(duì)模糊圖像使用0.5的權(quán)重。圖9（左圖：拉普拉斯式，右圖USM）顯示了過(guò)濾器的應(yīng)用。

圖9.銳化方法|左：使用拉普拉斯濾波器/右：使用USM

視覺(jué)分析：這兩種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于圖像。所有輸出更清晰，真空度增強(qiáng)，因?yàn)樵寄：坪醣粍h除。從視覺(jué)的角度來(lái)看，可以觀察到用拉普拉斯濾波器銳化的圖像比用USM銳化的圖像噪聲更大。每次處理后出現(xiàn)，但在拉普拉斯圖像中更明顯。在邊緣檢測(cè)方面，用拉普拉斯算子銳化的圖像中的噪聲在某些情況下被檢測(cè)為邊緣，這與USM產(chǎn)生的“暈”偽影相反，因?yàn)樗鼈儾粔驈?qiáng)，不能被檢測(cè)為邊緣。通過(guò)二值化得到的結(jié)果與之前的觀察結(jié)果相似，因?yàn)樵嫉亩祷瘓D像與超二值化圖像的銳化圖像之間沒(méi)有很大的差異。用拉普拉斯濾波器銳化的圖像的噪聲是明顯的。由于對(duì)二值化圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)閉合操作，也得出了類似的結(jié)論。（視覺(jué)差異：圖10)。

圖 10. 采用不同參數(shù)設(shè)置銳化后的圖像示例

通過(guò)觀察特征檢測(cè)器給出的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，銳化對(duì)特征檢測(cè)有影響。將原始圖像與經(jīng)拉普拉斯濾波生成的圖像進(jìn)行匹配，內(nèi)點(diǎn)的占比總是更低。我們的測(cè)試結(jié)果表明，高反差保留（USM）方法對(duì)性能可能會(huì)產(chǎn)生正向或負(fù)向的影響（見(jiàn)圖 11）。

定量分析：如前文所述，已針對(duì) 20 個(gè)視頻樣本集計(jì)算了關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）值。表 1 以及圖 12 中的受試者工作特征（ROC）曲線展示了兩種銳化技術(shù)所獲得的結(jié)果。通過(guò)對(duì)比未處理視頻和經(jīng)過(guò)銳化處理的視頻之間的關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）值，可以觀察到拉普拉斯濾波器提升了關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）值：在每幀誤報(bào)數(shù)（FP）與原始測(cè)試值大致相同的情況下，拉普拉斯 8（Lap8）提升了 14.43%，拉普拉斯 4（Lap4）提升了 7.35%。用于高反差保留的三種配置則得出了相反的結(jié)果（真陽(yáng)性百分比更低）。從視覺(jué)上看，與會(huì)出現(xiàn)大量噪聲和光暈偽影的拉普拉斯濾波相比，高反差保留技術(shù)生成的圖像效果更好。這凸顯了在視覺(jué)上對(duì)人類視覺(jué)有吸引力的東西，對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法而言未必是好的（見(jiàn)圖 13）。

圖11.根據(jù)SIFT、SURF、ORB和AKAZE的幀和銳化技術(shù)的傾斜百分比