はじめに

前回まで頻繁にぼかし処理を使ってきました。

例えば、こちらの新幹線の写真

f:id:s-uotani-zetakansu:20170828165324j:plain

この写真へぼかし処理を行うと、以下のようになります。 f:id:s-uotani-zetakansu:20170828165334j:plain

このぼやけた画像へアンシャープマスキングをかけてみると、以下のようになります。

f:id:s-uotani-zetakansu:20170901135517j:plain

ほんの少し輪郭がはっきりしたでしょうか。

それでは、実装をしていきます。

実装

アンシャープマスキングは、画像の各画素を、その画素と周辺画素にフィルターをかけた値で置き換えます。

フィルター

${\displaystyle \begin{pmatrix} Ar & Ar & Ar\\\ Ar & Cr & Ar\\\ Ar & Ar & Ar \end{pmatrix}\\\ Ar=-\frac{k}{9}, Cr=1 + \frac{8 * k}{9} }$

kはアンシャープマスキングの効果の強さで、大きいほど効果が大きくなります。

from PIL import Image, ImageDraw
import numpy as np

# アンシャープフィルタをかけた画像を返す
def unsharp_filter(img, w, h, k):
  # STEP1
  pixcels = np.array([[img.getpixel((x,y)) for x in range(w)] for y in range(h)])
  filtered_img = Image.new('RGB', (w, h))
  cr = 1 + 8 * k / 9
  ar = - k / 9

  # STEP2
  for x in range(w):
    for y in range(h):
      if x == 0 or x == w - 1 or y == 0 or y == h - 1:
        # STEP2-1
        filtered_pixcel = pixcels[y][x]
      else:
        # STEP2-2
        filtered_pixcel =   ar * pixcels[y - 1][x - 1] + ar * pixcels[y - 1][x] + ar * pixcels[y - 1][x + 1]\
                          + ar * pixcels[y][x - 1]     + cr * pixcels[y][x]     + ar * pixcels[y][x - 1]\
                          + ar * pixcels[y + 1][x - 1] + ar * pixcels[y + 1][x] + ar * pixcels[y + 1][x + 1]
      # STEP2-3
      filtered_img.putpixel((x,y), (tuple(list(map(int, filtered_pixcel)))))
  return filtered_img

# 画像ファイルの読み込み
filename = "sin.jpg"
img = Image.open("../images/" + filename).convert("RGB")
w, h = img.size

# 画像へアンシャープマスキングをかける
unsharp_img = unsharp_filter(img, w, h, 1)
unsharp_img.save("./unsharp_" + filename)

今回はコードが短いので一気に書きました。

STEP1
- 変数の定義です
- cr, ar は上の説明で登場した $Cr$ と $Ar$ です
STEP2
- STEP2-1
  - 端っこの画素は正方形のフィルタがかけられないので、そのままの値を表示します
- STEP2-2
  - 上のフィルタを適応しています
- STEP2-3
  - フィルタをかけたあとの値は整数ではないので、整数に変換して画素を画像へ置いていきます