實(shí)驗(yàn)五圖像的頻域增強(qiáng).doc

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1、實(shí)驗(yàn)五圖像的頻域增強(qiáng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解圖像濾波的基本定義及目的；2、了解頻域?yàn)V波的基本原理及方法；3、掌握用MATLAB語(yǔ)言進(jìn)行圖像的頻域?yàn)V波的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1、低通濾波一般來(lái)說(shuō)，圖像的邊緣和噪聲都對(duì)應(yīng)于傅立葉變換中的高頻部分,所以能夠讓低頻信號(hào)暢通無(wú)阻而同時(shí)濾掉高頻分量的低通濾波器能夠平滑圖像,去除噪聲.常用的幾種有,理想的低通濾波器,巴特沃斯低通濾波器,指數(shù)濾波器等.傳遞函數(shù)形式如下所示.b5E2RGbCAP理想的低通濾波器:巴特沃斯低通濾波器指數(shù)濾波器表示到原點(diǎn)的距離，表示截止頻率點(diǎn)到原點(diǎn)的距離。傅立葉變換的主要能量集中在頻譜的中心，合理

2、的選擇截止頻率對(duì)保留圖象的能量至關(guān)重要。理想的低通濾波后的圖象將會(huì)出現(xiàn)一種“振鈴”特性，造成圖象不同程度的模糊，越小，模糊的程度越明顯。造成這種模糊的原因在于理想的低通濾波器的傳遞函數(shù)在處有1突變?yōu)?，經(jīng)傅立葉反變換后在空域中表現(xiàn)為同心圓的形式。p1EanqFDPw2、高通濾波與圖像中灰度發(fā)生驟變的部分與其頻譜的高頻分量相對(duì)應(yīng)，所以采用高通濾波器衰減或抑制低頻分量，是高頻分量暢通并對(duì)圖象進(jìn)行銳化處理。常用的高通濾波器有理想的高通濾波器、巴特沃斯高濾波器,指數(shù)高通濾波等。傳遞函數(shù)如下。DXDiTa9E3d理的高通濾波器:巴特沃斯低通濾波器指數(shù)濾波器5/

3、5由于經(jīng)過(guò)高通濾波后圖像丟失了許多低頻信息，所以圖像平滑區(qū)基本會(huì)消失。為此，需要采用高頻加強(qiáng)濾波來(lái)彌補(bǔ)。高頻加強(qiáng)濾波是在設(shè)計(jì)濾波傳遞函數(shù)時(shí)在原有設(shè)計(jì)結(jié)果上條件一個(gè)大雨0小于的常數(shù)即RTCrpUDGiT于是濾波的結(jié)果為可見(jiàn)高頻加強(qiáng)濾波在高通濾波的基礎(chǔ)上保留了的低通分量，效果比一般的高通濾波要好。3、帶通和帶阻濾波器帶通濾波器傳遞函數(shù)：帶通濾波器傳遞函數(shù)：三、MATLAB實(shí)現(xiàn)MATLAB的頻域增強(qiáng)效果也是使用imfilter或filter2函數(shù)實(shí)現(xiàn)，這里要注意的是，一般MATLAB不提供頻域增強(qiáng)所使用的濾波器，用戶(hù)需要自定義這些濾波器，然后調(diào)用imfil

4、ter或filter2函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行濾波操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)。5PCzVD7HxA首先是濾波器的設(shè)計(jì)方法，主要有三種：頻率變換方式、頻率采樣方式<根據(jù)所需要的頻率響應(yīng)創(chuàng)建濾波器）和窗口方式<將理想脈沖響應(yīng)誠(chéng)意窗口函數(shù)從而產(chǎn)生所需濾波器）。jLBHrnAILg1、頻率變換方式頻率采樣的方法是一種根據(jù)所需要的頻率響應(yīng)創(chuàng)建濾波器的方法。給出一個(gè)指定的頻率響應(yīng)幅值的點(diǎn)陣，頻率采樣方法將創(chuàng)建一個(gè)響應(yīng)的濾波器，該濾波器的頻率響應(yīng)將經(jīng)過(guò)所有給定點(diǎn)。頻率采樣對(duì)于給定點(diǎn)紙漿的頻率響應(yīng)行為不做任何限制，因而給定點(diǎn)之間的頻率響應(yīng)通常是振動(dòng)的。MATLAB的fsamp2可以實(shí)現(xiàn)二維

5、濾波器的頻率采樣設(shè)計(jì)，格式如下：xHAQX74J0Xh=fsamp2(f1,f2,Hd,[mn]>返回的m*n維濾波器h的頻率響應(yīng)疆域頻率響應(yīng)Hd中每一個(gè)由f1和f2指定的點(diǎn)相匹配。參數(shù)f1和f2和[mn]都是可選參數(shù)，在缺省的情況下h將與Hd具有相同的大小，其頻率響應(yīng)將匹配Hd中的每一個(gè)點(diǎn)。例如，以下代碼將使用fsamp2函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)11*11的濾波器，同時(shí)繪制所得濾波器的頻率響應(yīng)。LDAYtRyKfEHd=zeros(11,11>。Hd(4:8,4:8>=1。5/5[f1,f2]=freqspace(11,'meshgrid'>。mesh(f1,

6、f2,Hd>,axis([-11-1101.2]>,colormap(jet(64>>Zzz6ZB2Ltkh=fsamp2(Hd>。figure,freqz2(h,[3232]>,axis([-11-1101.2]>給定的頻率響應(yīng)所得濾波器的二維頻率響應(yīng)也可以使用freqspace函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)符合要求的頻率響應(yīng)的幅值距陣，該函數(shù)對(duì)任意大小的響應(yīng)都能夠返回均勻間隔的頻率值。例以下代碼創(chuàng)建一個(gè)截止頻率為0.5的形理想低同頻率響應(yīng)。dvzfvkwMI1[f1,f2]=freqspace(25,'meshgrid'>。hd=zeros(25,25>。d=sq

7、rt(f1.^2+f2.^2><0.5。hd(d>=1。mesh(f1,f2,hd>h=fsamp2(Hd>。freqz2(h>5/5注意當(dāng)所需頻率響應(yīng)中存在尖銳躍遷的時(shí)候，真實(shí)的頻率相應(yīng)會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。2、窗口方法窗口方法是將理想的脈沖響應(yīng)與窗口函數(shù)相乘得到濾波器的方法，與頻率采樣相比，窗口方法將產(chǎn)生一個(gè)頻率響應(yīng)近似于所許頻率響應(yīng)的濾波器，但比頻率采樣方法好。MATLAB工具箱提供兩個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)遇窗口的濾波器設(shè)計(jì)：fwind1和fwind2.fwind1函數(shù)根據(jù)由輸入?yún)?shù)指定的一維窗口創(chuàng)建一個(gè)二維窗口，然后進(jìn)行二維濾波器的設(shè)計(jì)，fwind2函數(shù)則直

8、接使用指定的二維窗口函數(shù)設(shè)計(jì)二維濾波器?，F(xiàn)著重介紹fwind2用法，其調(diào)用格式如下；rqyn14ZNXIh=