ガウシアンフィルタ - 画像処理におけるノイズの除去

ガウシアンフィルタ

平均化フィルタのように画像をぼかして滑らかにするフィルタを 平滑化フィルタと呼びます。平均化と同様にポピュラーな平滑化フィルタといえば ガウシアンフィルタ (ガウスフィルタ)です。


平均化フィルタの紹介の際にカーネル内の重みづけを変更することでフィルタの効果を変えることができると説明した通り、 同様の効果を生み出すフィルタでも平均化とガウシンアンでは重みづけが異なります。
ガウシアンフィルタは ガウス分布 に従ってカーネル内の重みを計算したフィルタです。

急に"ガウス分布"という耳慣れない言葉が出てきましたが、計算をする必要はありませんので安心してください。 ここではどんな重み付けになるかだけ見ていきましょう。下の図が一般的に利用されるガウシアンフィルタの重み付け（3x3, 5x5）です。



平均化フィルタとの大きな違いは処理対象となる真ん中の注目画素が最も重みが大きくなり、外側の画素ほど重みが小さくなる点です。 この特性により、画素付近の情報をより残したまま画像をぼかすことが可能となっています。

もちろん画像全体をより強くぼかすには、平均化フィルタのほうが効果がありますが、 画像解析でフィルタが用いられる最も基本的な用途は「ノイズの影響を軽減する」ことです そのため、ぼかすときにも出来るだけ元々の画像のに近い形を保ちたいというニーズがあります。
注目画素の重みが大きいガウシアンフィルタは、そういった要求をより反映したフィルタといえます。

余談ですが、ガウシアンフィルタは画像の編集ソフトなどでは"ぼかし"や"ガウスぼかし"といった名前で 用意されていることが多いので、皆さんも利用されたことがあるかも知れませんね。 ガウシアンフィルタとメディアンフィルタの違いを確認したい方は、下記の関連記事より内容を比較してみてください。

【関連記事】ノイズ除去に利用されるメディアンフィルタ

画像解析ソフトウェアWinROOFシリーズでの操作はこの動画のようになります。

WinROOFでのガウシアンフィルターの動画

WinROOFでのガウシアンフィルタのプレビュー

実際にWinROOFを使用して、3x3、5x5 のカーネルでガウシアンフィルタを 実行した結果を見てみましょう。大きい範囲を扱うほどフィルタの効果が強くなります。

フィルタなし


フィルタ　3×3


フィルタ　5×5


5×5で実行した平均化フィルタとガウシアンフィルタの比較


ガウシアンフィルタの機能を実際に試されたい方向けに、WinROOFシリーズの無料体験版（デモ版）も用意しています。
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