7图像加强-频域滤波

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计算机与信息工程学院验证性试验报告

专业：通信工程年级/班级：2023级2023—2023学年第一学期课程名称数字图像处理指导教师段新涛本组成员学号姓名试验地点计科楼111试验时间周五5-6节项目名称图像加强—频域滤波试验类型验证性一、试验目的

1．把握怎样利用傅立叶变换进行频域滤波2．把握频域滤波的概念及方法3．熟练把握频域空间的各类滤波器4．利用MATLAB程序进行频域滤波

二、试验原理及知识点

频域滤波分为低通滤波和高通滤波两类，对应的滤波器分别为低通滤波器和高通滤波器。频域低通过滤的基本思想：

G(u,v)=F(u,v)H(u,v)

F(u,v)是需要钝化图像的傅立叶变换形式，H(u,v)是选取的一个低通过滤器变换函数，G(u,v)是通过H(u,v)减少F(u,v)的高频部分来得到的结果，运用傅立叶逆变换得到钝化后的图像。

理想地通滤波器(ILPF)具有传递函数：

?1ifD(u,v)?D0H(u,v)??0ifD(u,v)?D0?其中，D0为指定的非负数，D(u,v)为(u,v)到滤波器的中心的距离。D(u,v)?D0的点的轨迹为一个圆。

n阶巴特沃兹低通滤波器(BLPF)(在距离原点D0处出现截至频率)的传递函数为

H(u,v)?11?[D(u,v)D0]2n

与理想地通滤波器不同的是，巴特沃兹率通滤波器的传递函数并不是在D0处突然不连续。

高斯低通滤波器(GLPF)的传递函数为

H(u,v)?eD2(u,v)2?2

其中，?为标准差。

相应的高通滤波器也包括：理想高通滤波器、n阶巴特沃兹高通滤波器、高斯高通滤波器。给定一个低通滤波器的传递函数Hlp(u,v)，通过使用如下的简单关系，

可以获得相应高通滤波器的传递函数：

Hhp?1?Hlp(u,v)

利用MATLAB实现频域滤波的程序

f=imread('room.tif');

F=fft2(f);%对图像进行傅立叶变换

%对变换后图像进行队数变化，并对其坐标平移，使其中心化S=fftshift(log(1+abs(F)));

S=gscale(S);%将频谱图像标度在0-256的范围内imshow(S)%显示频谱图像

h=fspecial('sobel');%产生空间‘sobel’模版freqz2(h)%查看相应频域滤波器的图像PQ=paddedsize(size(f));%产生滤波时所需大小的矩阵H=freqz2(h,PQ(1),PQ(2));%产生频域中的‘sobel’滤波器

H1=ifftshift(H);%重排数据序列，使得原点位于频率矩阵的左上角imshow(abs(H),[])%以图形形式显示滤波器figure,imshow(abs(H1),[])

gs=imfilter(double(f),h);%用模版h进行空域滤波

gf=dftfilt(f,H1);%用滤波器对图像进行频域滤波figure,imshow(gs,[])figure,imshow(gf,[])

figure,imshow(abs(gs),[])figure,imshow(abs(gf),[])

f=imread('number.tif');%读取图片

PQ=paddedsize(size(f));%产生滤波时所需大小的矩阵D0=0.05*PQ(1);%设定高斯高通滤波器的阈值

H=hpfilter('gaussian',PQ(1),PQ(2),D0);%产生高斯高通滤波器g=dftfilt(f,H);%对图像进行滤波figure,imshow(f)%显示原图像

figure,imshow(g,[])%显示滤波后图像

三、试验步骤：

1．调入并显示所需的图片；

2．利用MATLAB提供的低通滤波器实现图像信号的滤波运算，并与空间滤波进行比较。

3．利用MATLAB提供的高通滤波器对图像进行处理。4．记录和整理试验报告。

四、试验仪器

1．计算机；

2．MATLAB程序；

3．移动式存储器（软盘、U盘等）。4．记录用的笔、纸。

五、试验报告内容

1．表达试验过程；

2．提交试验的原始图像和结果图像。

六、试验报告要求

描述试验的基本步骤，用数据和图片给出各个步骤中取得的试验结果，并进行必要的探讨，必需包括原始图像及其计算/处理后的图像。

七、试验图片

Fig0409(a)(bld).tifFig0707(a)(Original).tif.tif

八、试验程序及结果

先编一部分所需要的子程序如下：

functiong=gscale(f,varargin)

iflength(varargin)==0%Ifonlyoneargumentitmustbef.method='full8';else

method=varargin{1};end

ifstrcmp(class(f),'double')end

%Performthespecifiedscaling.switchmethodcase'full8'

g=im2uint8(mat2gray(double(f)));case'full16'

g=im2uint16(mat2gray(double(f)));case'minmax'

low=varargin{2};high=varargin{3};iflow>1|low1|highM/2);u(idx)=u(idx)-M;idy=find(v>N/2);v(idy)=v(idy)-N;

%Computethemeshgridarrays.[V,U]=meshgrid(v,u);

主程序如下：

clc;clearall

f=imread('Fig0409(a)(bld).tif');