バイラテラルフィルタcv2.bilateralFilterでsizeを0とした時の処理結果について

Question

前提・実現したいこと

バイラテラルフィルタcv2.bilateralFilterでsizeを0とした時、
処理の前後で画像に変化は起きないと考えていたのですが、実際に処理してみた結果、わずかに変化していました。
なぜ変化してしまうのか教えていただけないでしょうか。

該当のソースコード

im = np.array(Image.open())
ret, im_th = cv2.threshold(im, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)

bi = cv2.bilateralFilter(im, 0, 0, 0)
ret_bi, im_th_bi = cv2.threshold(bi, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)

print(np.count_nonzero(im_th))
print(np.count_nonzero(im_th_bi))

46903
44746

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

OpenCVのバージョン '4.1.2'

Answer 1

適当な画像で試しましたが、「わずかに変化する」という現象が再現しません。

• 試したバージョン: opencv 4.2.0

import cv2
import numpy as np

img = np.random.randint(0, 256, (300, 300), dtype=np.uint8)
th1 = cv2.threshold(img, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)[1]

dst = cv2.bilateralFilter(img, 0, 0, 0)
th2 = cv2.threshold(dst, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)[1]


print(np.array_equal(th1, th2))

---

!pip uninstall opencv-contrib-python -y
!pip install opencv-contrib-python
import cv2
print(cv2.__version__)
print(cv2.__file__)
# Requirement already satisfied: opencv-contrib-python in /root/.local/share/virtualenvs/notebook-Pv36DT_Y/lib/python3.7/site-packages (4.2.0.34)
# Requirement already satisfied: numpy>=1.14.5 in /root/.local/share/virtualenvs/notebook-Pv36DT_Y/lib/python3.7/site-packages (from opencv-contrib-python) (1.17.4)
# 4.2.0

Comments

[ysk_snn]

th2を更新されているからではないでしょうか

```
import cv2
import numpy as np

img = np.random.randint(0, 256, (300, 300), dtype=np.uint8)

th1 = cv2.threshold(img, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)[1]

dst = cv2.bilateralFilter(img, 0, 0, 0)
th2 = cv2.threshold(dst, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)[1]

print(np.array_equal(th1, th2))
```
とすると、Falseになります

[tiitoi]

すいません。質問のコードを転記した際に間違ってしまったので、修正しました。
今記載されているコードで opencv 4.1.2.30 では True になります。

[ysk_snn]

いま 'cv2.__version__' で確認したところ、私もopencvのバージョンが '4.1.2' なのですが、
tiitoi様のコードをまるごとコピペしてもFalseが表示されてしまいます...

[tiitoi]

すいません。pip list でバージョン確認してたのですが、cv2.__version__ で確認したら、4.2.0 だったみたいです。
!pip list | grep opencv
opencv-contrib-python 4.1.2.30
opencv-python-headless 4.2.0.34
opencv-transforms 0.0.3.post1
print(cv2.__version__)
4.2.0

とりあえず、インストールされている opencv を最新版にアップグレードしてそれでも問題が起こるか確認されてはどうでしょうか

[ysk_snn]

何度も対応してくださってありがとうございました。
ライブラリ同士が競合してしまってうまく入らなかったので、また今度トライします...

他の方の回答で、原因らしきものがあったので、質問を閉じることにします。
丁寧にご対応いただいてありがとうございました。
またよろしくお願いいたします。

Answer 2

サイズ引数への0の指定は想定されており，フィルタサイズは関数内で決定される．
怪しいのはσに0を与えていること．←これがそもそもやることに対して異常．

「実用上意味が無さそうな引数を与えたら結果がこうなった．何故？」ということを突き詰める意味は無いのではないか？と思います．
（原因を知りたければ実装ソースを見れば良い，という話にしかならないのでは．）

＃そもそも，何故そのような引数を与えるのでしょう？

---

例えば，CV 4.0.0 のソースですが，てきとーに bilaterarlFilter_8u() の実装を覗いてみると，

    if( sigma_color <= 0 )
        sigma_color = 1;
    if( sigma_space <= 0 )
        sigma_space = 1;

という記述が見つかったりします．
想定外の値に対して，勝手に修正を入れる実装になっているわけです．また，

radius = MAX(radius, 1);

という記述もありますから，もしもこの実装が使われるとしたら，あなたが想定する「どっちのσも0．さぁフィルタサイズはどうなるんでしょうね？」といういじわるな話のまま処理が進むわけではないわけですね．
で，結果として画像に変化が起き得るでしょう．この実装固有の結果として．

Comments

[fana]

CV4.0.0のある関数の実装コードを覗いた結果を追記しましたが，
たまたまこのようなガード処理を見つけたからといって，その振る舞いがドキュメントとかに明記されていないならば，それに依存した呼び出しコードを書くべきではないと思いますから，
突き詰める意味は無いと思います．

[ysk_snn]

ご回答ありがとうございます。
わかりやすかったです！
ガード処理という言葉も覚えておきます！

＞＃そもそも，何故そのような引数を与えるのでしょう？
フィルタサイズの検討をするにあたって、"0~20"の様に値を振ってしまい、
結果一覧をみてみて違和感を抱いた、という背景でした

[fana]

> ガード処理

「やばそうな事柄へ対処するための処理」という意味合いでそう書いただけで，一般単語かどうかは不明です．