图像频域分析

图像频域分析第1页，课件共21页，创作于2023年2月4、1二维离散傅里叶变换1、二维离散傅里叶变换2、二维离散傅里叶逆变换3、傅里叶频谱（直观的分析一个变换的主要方法是计算它的频谱即F(u，v)的幅度第2页，课件共21页，创作于2023年2月4、1二维离散傅里叶变换第3页，课件共21页，创作于2023年2月4、1二维离散傅里叶变换第4页，课件共21页，创作于2023年2月4、2在MATLAB中计算可视化二维DFT1、快速傅里叶变换 F=fft2（f）该函数将返回一个大小仍为M*N的傅里叶变换，数据排列的形式仍为原点在左上角，而四个四分之一周期交汇于频率矩形的中心。2、使用傅里叶变换进行滤波时，需要对输入数据进行零填充。F=fft2（f，P，Q）.3、傅里叶频谱可以使用函数S=abs（F）在这里我们知道通过显示频谱的图像来进行可视化分析是频域处理的一个重要方面。第5页，课件共21页，创作于2023年2月4、2在MATLAB中计算可视化二维DFT4、将变换的原点移动到频率矩形的中心。Fc=fftshift（F）5、iffshift用于颠倒这种居中。6、ifft2（F）用于计算傅里叶逆变换。第6页，课件共21页，创作于2023年2月>>f=imread('Fig0403(a)(image).tif');>>imshow(f)>>F=fft2(f);>>S=abs(F);>>imshow(S,[])>>Fc=fftshift(F);>>imshow(abs(Fc),[])>>S2=log(1+abs(Fc));>>imshow(S2,[])第7页，课件共21页，创作于2023年2月第8页，课件共21页，创作于2023年2月4、3频域滤波将简单的介绍频域滤波的概念以及如何使用MATLAB来实现频域滤波。4、3、1基本概念 空间域和频域线性滤波的基础都是卷积定理: f(x,y)*h(x,y)←→H(u,v)F(u,v) f(x,y)h(x,y)←→H(u,v)*F(u,v) 双箭头两边的表达式组成了傅里叶变换对。两个空间函数的卷积可以通过计算两个傅里叶变换函数的乘积的逆变换得到。相反地，两个空间函数的卷积的傅里叶变换恰好等于两个函数的傅里叶变换的乘积。第9页，课件共21页，创作于2023年2月4、3频域滤波基本上，频域滤波的目的是：选择一个滤波器传递函数，以便按照指定的方式修改 F（u，v）。基于卷积理论，我们知道为了在空间域中得到相应的滤波后的图像，仅需要计算积H(u，v)F（u，v）。第10页，课件共21页，创作于2023年2月4.3.2DFT的基本步骤 1、使用函数paddedsize获得填充参数：PQ=paddedsize（size（f））； 2、得到使用填充的傅里叶变换：F=fft2（f，PQ（1），PQ(2)）; 3、生成一个大小为PQ（1）*PQ(2)的滤波函数H; 4、将变换乘以滤波函数： G=H.*F; 5、获得G的傅里叶逆变换的实部： g=real（ifft2（G））； 6、将左上角的矩形修剪为原始大小: g=g(1:size(f,1):size(f,1))第11页，课件共21页，创作于2023年2月4、4从空间滤波器获得频域滤波器函数freqz2：H=freqz2（h，R,C）其中h是一个二维的空间滤波器，H是相应的频域滤波器。使用方法见下面的例子：第12页，课件共21页，创作于2023年2月>>f=imread('Fig0409(a)(bld).tif');>>imshow(f)>>F=fft2(f);>>S=fftshift(log(1+abs(F)));>>S=gscale(S);>>imshow(S)>>h=fspecial('sobel')h=121000 -1-2-1第13页，课件共21页，创作于2023年2月freqz2(h)>>H=freqz2(h,PQ(1),PQ(2));>>H1=ifftshift(H);>>imshow(abs(H),[])>>figure,imshow(abs(H1),[])>>gs=imfilter(double(f),h);>>gf=dftfilt(f,H1);Imshow（gs,[]）>>imshow(gs,[])>>figure,imshow(abs(gs),[])>>figure,imshow(abs(gf),[])第14页，课件共21页，创作于2023年2月第15页，课件共21页，创作于2023年2月第16页，课件共21页，创作于2023年2月4、5在频域中直接生成滤波器4、5、1函数dftuv提供了距离计算及其类型应用所需要的网格数组。4、5、2低通频域滤波器 1、理想低通滤波器ILPF 2、n阶巴特沃兹低通滤波器 3、高斯低通滤波器第17页，课件共21页，创作于2023年2月例：低通滤波器f=imread('Fig0413(a)(original_test_pattern).tif');imshow(f)PQ=paddedsize(size(f));[u,v]=dftuv(PQ（1），PQ(2));D0=0.05*PQ(2);F=fft（f,PQ（1），PQ(2));H=exp（-（U.^2+V.^2）/(2*(D0^2))）;g=dftfilt（f，H）;figure，imshow（fftshift（H），[]）figure，imshow（log（1+abs（fftshift（F））），[])figure，imshow（g，[]）第18页，课件共21页，创作于2023年2月第19页，课件共21页，创作于2023年2月4、6锐化频域滤波器基本的高通滤波器 Hhp（u，v)=1-Hhp（u，v)=例：高通滤波f=imread('Fig0413(a)(original_test_pattern).tif');imshow(f)PQ=paddedsize(size(