companding_mu_law — 2D gray op

• 数据种类:image → image

• 调用:fullseye.apply(img, "companding_mu_law", a=0.5, b=0.5)(2-D 的模型是一张图 + 两个标量旋钮 a,b∈[0,1])

companding_mu_law: input → output

*图为在 128×128 合成输入上实际运行的输出。左为输入,右为输出。点云以俯视散点显示(亮度 = z),一维序列为折线,体数据为沿 z 的最大值投影,视频为中间帧,复数图像为幅值;无法成像的返回值直接显示数值。*

扫描旋钮 a(0.1 / 0.5 / 0.9,另一旋钮取默认):

▸ companding_mu_law: 旋钮 a 扫描 (文档网站)

扫描旋钮 b(0.1 / 0.5 / 0.9,另一旋钮取默认):

▸ companding_mu_law: 旋钮 b 扫描 (文档网站)

换别的图像(合成场景 / 照片 / 硬币。上排为输入,下排为对应输出。旋钮取默认):

▸ companding_mu_law: 其他输入图像 (文档网站)

*第 4 列是彩色 (H,W,3) 输入。此算子能正确处理颜色而不跨通道(不把颜色通道当作第三个空间轴卷积)。*

用法

μ 律压扩(compand = compress + expand)。a 为 μ,b 为位数。

用 F(x) = ln(1 + mu*x) / ln(1 + mu) 拉伸暗部后再量化,然后用逆变换还原。结果是步长在暗部变细、在亮部变粗 —— 人眼和成像系统都对暗部的差异敏感,因此在相同比特数下观感上的劣化更小。与电话语音编码(G.711)原理相同,在图像中相当于对数式的灰阶分配。

a 给出 mu = 1 + 254*a(1〜255,a=0 时实际上保持原样),b 是比特数 1〜8。

与 Lloyd–Max 的区别:那个 op 适配该图像的分布,因此码表随图像而变。本 op 是固定的曲线,因此可以与其他图像、其他设备的值直接比较。若“分布呈对数式偏斜”的假定成立,性能接近;若不成立,则 Lloyd–Max 更好。

适用条件(附实测):输入在 [0,1] 内,且像素集中在 0 附近时。在指数分布的合成图像上与均匀量化比较,暗部集中时平方误差降到 0.57 倍(3 bit)、0.51 倍(5 bit)。亮部集中时反而恶化为 7.7 倍(3 bit)、18 倍(5 bit) —— 白底上的暗划痕这类检测图像恰好属于这种情况,此时应先通过 1 - x 再应用。级数非常少时(2 bit),曲线过强,即使分布有偏也会输给均匀量化(实测 1.17 倍)。

详细使用指南

• gallery2d_gray_arith 族使用指南

参考(示例数据、文献)

• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。

• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。

• 算法的正典(作者、年份)与用途见上面的族使用指南。

在 Studio 中试试

下面的程序已确认可以运行(与图相同的输入)。在 Studio 帮助中,此块会变成按钮,可当场加载并运行。

companding_mu_law 0.50 0.50

▸ 载入此流水线  ·  载入并运行

可运行的示例(实际调用该算子并已验证的样例)

• gallery2d_gray_arith — py -3.11 examples/gallery2d_gray_arith.py

类型可衔接的下一个算子(可接受 image 作为输入)

identity · gaussian · mean_box · bilateral · unsharp · median · min_filter · max_filter

同类别(gray)

gamma · quantize_uniform · quantize_lloyd_max · quantization_error · dither_ordered · dither_floyd_steinberg · banding_map · invert


*Provenance: ops.py — 2D 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*

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