小さな行列(カーネル)を画像の上で滑らせると、何が起きる?
画像フィルタの正体は畳み込みです。3×3 の小さな行列(カーネル)を画像の各位置に重ね、重なった9画素とカーネルの数値をかけて全部たす。その答えを中央の画素の新しい値にします。カーネルの中身を変えるだけで、ぼかしにもシャープ化にもエッジ抽出にもなります。フィルタを切り替え、強度を動かして違いを見てください。この演算は CNN(畳み込みニューラルネットワーク)の中身そのものです。
カーネルの合計が 1 なら全体の明るさは変わりません(平滑化・シャープ化)。合計が 0 なら平らな場所は 0(黒)になり、変化のある場所=エッジだけが残ります。