頻域濾波10544[基礎(chǔ)教育]

1、數(shù)字圖像處理實驗報告 班 級：13計算機(jī)01班 姓 名： 郭培甲 學(xué) 號： 20134440117 指導(dǎo)老師： 蔣良衛(wèi) 時 間： 2016-5-5 實驗七 圖像增強(qiáng)頻域濾波一、 實驗?zāi)康?掌握怎樣利用傅立葉變換進(jìn)行頻域濾波2掌握頻域濾波的概念及方法3熟練掌握頻域空間的各類濾波器4利用MATLAB程序進(jìn)行頻域濾波二、 實驗原理及知識點頻域濾波分為低通濾波和高通濾波兩類，對應(yīng)的濾波器分別為低通濾波器和高通濾波器。頻域低通過濾的基本思想：G(u,v)=F(u,v)H(u,v)F(u,v)是需要鈍化圖像的傅立葉變換形式，H(u,v)是選取的一個低通過濾器變換函數(shù)，G(u,v)是通過H(u,v)減少F(

2、u,v)的高頻部分來得到的結(jié)果，運用傅立葉逆變換得到鈍化后的圖像。理想地通濾波器(ILPF)具有傳遞函數(shù)：其中，為指定的非負(fù)數(shù)，為(u,v)到濾波器的中心的距離。的點的軌跡為一個圓。n階巴特沃茲低通濾波器(BLPF)(在距離原點處出現(xiàn)截至頻率)的傳遞函數(shù)為與理想地通濾波器不同的是，巴特沃茲率通濾波器的傳遞函數(shù)并不是在處突然不連續(xù)。高斯低通濾波器(GLPF)的傳遞函數(shù)為其中，為標(biāo)準(zhǔn)差。相應(yīng)的高通濾波器也包括：理想高通濾波器、n階巴特沃茲高通濾波器、高斯高通濾波器。給定一個低通濾波器的傳遞函數(shù)，通過使用如下的簡單關(guān)系，可以獲得相應(yīng)高通濾波器的傳遞函數(shù)：利用MATLAB實現(xiàn)頻域濾波的程序主程序：cl

3、c;clear allf=imread(room.tif);F=fft2(f); %對圖像進(jìn)行傅里葉變換%對變換后圖像進(jìn)行對數(shù)變換，并對其坐標(biāo)進(jìn)行平移，使其中心化S=fftshift(log(1+abs(F);S=gscale(S); %將圖像頻譜標(biāo)度在0-255的范圍內(nèi)subplot 121;imshow(f);title(原始圖像)subplot 122;imshow(S) %顯示頻譜圖像title(原始圖像的頻譜)h=fspecial(sobel); %產(chǎn)生空間sobel模板freqz2(h) %查看相應(yīng)頻域濾波器的圖像PQ=paddedsize(size(f); %產(chǎn)生濾波時所需大小的

4、矩陣H=freqz2(h,PQ(1),PQ(2); %產(chǎn)生頻域中的sobel濾波器H1=ifftshift(H); %重拍數(shù)據(jù)序列，使得原點位于頻率矩陣的左上角figuresubplot 121;imshow(abs(H),) %以圖形形式顯示濾波器title(空間濾波器)subplot 122;imshow(abs(H1),)title(空間濾波器移位后的頻譜)gs=imfilter(double(f),h); %用模板h進(jìn)行空域濾波gf=dftfilt(f,H1); %用濾波器對圖像進(jìn)行頻域濾波subplot 221;imshow(gs,) title(用模板h進(jìn)行空域濾波后的圖像)sub

5、plot 223;imshow(gf,)title(對圖像進(jìn)行頻域濾波后的圖像)subplot 222;imshow(abs(gs),)title(幅度圖像)subplot 224;imshow(abs(gf),)title(幅度圖像)f=imread(number.tif); %讀取圖片PQ=paddedsize(size(f); %產(chǎn)生濾波時所需矩陣的大小D0=0.05*PQ(1); %設(shè)定高斯高通濾波器的閾值H=hpfilter(gaussian,PQ(1),PQ(2),D0); %產(chǎn)生高斯高通濾波器g=dftfilt(f,H); %對圖像進(jìn)行濾波figuresubplot 121;im

6、show(f) %顯示原圖像title(原始圖像)subplot 122;imshow(g,) %顯示濾波后的圖像title(高斯高通濾波后處理的圖像)調(diào)入程序：function g = dftfilt(f, H1)F = fft2(f, size(H1, 1), size(H1, 2);F=F(:,:,1);g = real(ifft2(H1.*F);g = g(1:size(f, 1), 1:size(f, 2);function g = gscale(f, varargin)if length(varargin) = 0 % If only one argument it must be

7、 f. method = full8;else method = varargin1;end if strcmp(class(f), double) & (max(f(:) 1 | min(f(:) 1 | low 1 | high 0 error(Parameters low and high must be in the range 0, 1.) end if strcmp(class(f), double) low_in = min(f(:); high_in = max(f(:); elseif strcmp(class(f), uint8) low_in = double(min(f

8、(:)./255; high_in = double(max(f(:)./255; elseif strcmp(class(f), uint16) low_in = double(min(f(:)./65535; high_in = double(max(f(:)./65535; end % imadjust automatically matches the class of the input. g = imadjust(f, low_in high_in, low high); otherwise error(Unknown method.)endfunction H = hpfilte

9、r(type, M, N, D0, n)if nargin = 4 n = 1; % Default value of n.end% Generate highpass filter.Hlp =lpfilter(type, M, N, D0, n);H = 1 - Hlp;function H = lpfilter(type, M, N, D0, n)%LPFILTER Computes frequency domain lowpass filters.% computing the required distances.U, V = dftuv(M, N);% Compute the dis

10、tances D(U, V).D = sqrt(U.2 + V.2);% Begin filter computations.switch type case ideal H = double(D = D0); case btw if nargin = 4 n = 1; end H = 1./(1 + (D./D0).(2*n); case gaussian H = exp(-(D.2)./(2*(D02); otherwise error(Unknown filter type.)endfunction PQ = paddedsize(AB, CD, PARAM)if nargin = 1

11、PQ = 2*AB;elseif nargin = 2 & ischar(CD) PQ = AB + CD - 1; PQ = 2 * ceil(PQ / 2);elseif nargin = 2 m = max(AB); % Maximum dimension. % Find power-of-2 at least twice m. P = 2nextpow2(2*m); PQ = P, P;elseif nargin = 3 m = max(AB CD); % Maximum dimension. P = 2nextpow2(2*m); PQ = P, P;else error(Wrong

12、 number of inputs.)end三、 實驗步驟：1調(diào)入并顯示所需的圖片；2利用MATLAB提供的低通濾波器實現(xiàn)圖像信號的濾波運算，并與空間濾波進(jìn)行比較。3利用MATLAB提供的高通濾波器對圖像進(jìn)行處理。4記錄和整理實驗報告。四、實驗儀器1計算機(jī)；2MATLAB程序；3移動式存儲器（軟盤、U盤等）。4記錄用的筆、紙。五、實驗報告內(nèi)容1敘述實驗過程；（1）首先把原始圖像保存為tif格式（2）打開matlab，調(diào)入并顯示圖像，創(chuàng)建工程文件（3）創(chuàng)建理想濾波器（4）調(diào)入函數(shù)實現(xiàn)2提交實驗的原始圖像和結(jié)果圖像。原始圖像： room.tif number.tif實驗時間2016年5月5日星期四六、實驗結(jié)果分析1原始圖像room.tif灰度級2原始圖像number.tif灰度級：兩張圖像均是146x146x3的數(shù)據(jù)大小。結(jié)果圖像：7、 思考題1結(jié)合實驗，評價頻域濾波有哪些優(yōu)點？（1）濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一種重要措