原理公式

卷积:一个核(滤波器)K 在图像上滑动,每个位置与局部窗口做点积:

$$(f * K)(i,j) = \sum_{m,n} f(i+m,\, j+n)\, K(m,n)$$
  • Sobel 核检测边缘:水平/垂直梯度近似;
  • 高斯核模糊:加权平均降噪;
  • 锐化核:中心加强、周围减弱,突出细节。

推导要点:卷积与全连接的关键差异是「参数共享 + 局部感受野」—— 同一个核扫遍全图,参数量骤降,且天然适合空间结构(前四册的图元/边缘正是卷积能提的特征)。

重难点核心代码(code/demo16_cnn.py)

Python
import cv2
sobel_x = np.array([[-1,0,1],[-2,0,2],[-1,0,1]])   # 竖直边缘核
edges   = cv2.filter2D(img, -1, sobel_x)           # 卷积 = 局部窗口点积
gauss   = np.array([[1,2,1],[2,4,2],[1,2,1]]) / 16 # 高斯模糊核

卷积可视化
卷积可视化