如何通俗易懂地解释卷积?

笔者的理解:“卷积”就是“加权求和”

“信号与响应的卷积”体现的是:时间上的“加权求和”; 
“图像平滑处理的卷积”体现的是:空间上的“加权求和”。

(后文内容为转载)


一、卷积为什么叫“卷”积

从数学上讲,卷积就是一种运算。

某种运算,能被定义出来,至少有以下特征:

首先是抽象的、符号化的
其次,在生活、科研中,有着广泛的作用
  • 1
  • 2

比如加法:

a+b ,是抽象的,本身只是一个数学符号
在现实中,有非常多的意义,比如增加、合成、旋转等等
  • 1
  • 2

卷积,是我们学习高等数学之后,新接触的一种运算,因为涉及到积分、级数,所以看起来觉得很复杂。

卷积的定义

这里写图片描述
这里写图片描述 
这里写图片描述
这里写图片描述 
如果遍历这些直线,就好比,把毛巾沿着角卷起来: 
这里写图片描述

这里写图片描述

二、卷积应用实例

2.1 “信号与系统”相关。(时间上的加权求和)

先看下图,左边是输入信号,右边是输出信号: 
这里写图片描述 
这里写图片描述
这里写图片描述 
这里写图片描述
这里写图片描述

2.2 “图像平滑处理”相关。(空间上的加权求和)

有这么一副图像,可以看到,图像上有很多噪点: 
这里写图片描述

高频信号,就好像平地耸立的山峰: 
这里写图片描述

看起来很显眼。

平滑这座山峰的办法之一就是,把山峰刨掉一些土,填到山峰周围去。用数学的话来说,就是把山峰周围的高度平均一下。

平滑后得到: 
这里写图片描述

卷积可以帮助实现这个平滑算法。

有噪点的原图,可以把它转为一个矩阵: 
这里写图片描述 
这里写图片描述
这里写图片描述

要注意一点,为了运用卷积, g 虽然和 f 同维度,但下标有点不一样: 
这里写图片描述

用一个动图来说明下计算过程: 
这里写图片描述 
这里写图片描述

原文地址:https://www.cnblogs.com/jfdwd/p/10964732.html