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(yùn)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

4、濾波器的圖像pq=paddedsize(size(f); %產(chǎn)生濾波時所需大小的矩陣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

5、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')subplot 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*p

6、q(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;imshow(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 =

7、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 f. method = 'full8'else method = varargin1;end if strcmp(class(f), 'double') & (max(f(:) > 1 | min(f(:) < 0) f = mat2gray(f);end % pe

8、rform the specified scaling.switch method case 'full8' g = im2uint8(mat2gray(double(f); case 'full16' g = im2uint16(mat2gray(double(f); case 'minmax' low = varargin2; high = varargin3; if low > 1 | low < 0 | high > 1 | high < 0 error('parameters low and high m

9、ust 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(:)./255; high_in = double(max(f(:)./255; elseif strcmp(class(f), 'uint16') low_in = double(min(f(:)./65535; high_in

10、= 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 = hpfilter(type, m, n, d0, n)if nargin = 4 n = 1; % default value of n.end% generate highpass filter.hlp =lpfilter

11、(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 distances d(u, v).d = sqrt(u.2 + v.2);% begin filter computations.switch type case 'ideal' h = doubl

12、e(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 pq = 2*ab;elseif nargin = 2 & ischar(cd) pq = ab + cd - 1

13、; 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 number of inputs.')end三、 實驗步驟：1調(diào)入并顯示所需的圖片；2利用ma

14、tlab提供的低通濾波器實現(xiàn)圖像信號的濾波運(yùn)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