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《實(shí)驗(yàn)三數(shù)字圖像的空間域?yàn)V波》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、實(shí)驗(yàn)三、四數(shù)字圖像的空間域?yàn)V波和頻域?yàn)V波1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握?qǐng)D像濾波的基本定義及目的。2.理解空間域?yàn)V波的基本原理及方法。3.掌握進(jìn)行圖像的空域?yàn)V波的方法。4.掌握傅立葉變換及逆變換的基本原理方法。5.理解頻域?yàn)V波的基本原理及方法。6.掌握進(jìn)行圖像的頻域?yàn)V波的方法。2．實(shí)驗(yàn)基本原理1.空間域增強(qiáng)空間域?yàn)V波是在圖像空間中借助模板對(duì)圖像進(jìn)行領(lǐng)域操作，處理圖像每一個(gè)像素的取值都是根據(jù)模板對(duì)輸入像素相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的像素值進(jìn)行計(jì)算得到的?？沼?yàn)V波基本上是讓圖像在頻域空間內(nèi)某個(gè)范圍的分量受到抑制，同時(shí)保證其他分量不變，從而改變輸出圖
2、像的頻率分布，達(dá)到增強(qiáng)圖像的目的?？沼?yàn)V波一般分為線性濾波和非線性濾波兩類。線性濾波器的設(shè)計(jì)?；趯?duì)傅立葉變換的分析，非線性空域?yàn)V波器則一般直接對(duì)領(lǐng)域進(jìn)行操作。各種空域?yàn)V波器根據(jù)功能主要分為平滑濾波器和銳化濾波器。平滑可用低通來(lái)實(shí)現(xiàn)，平滑的目的可分為兩類：一類是模糊，目的是在提取較大的目標(biāo)前去除太小的細(xì)節(jié)或?qū)⒛繕?biāo)內(nèi)的小肩端連接起來(lái)；另一類是消除噪聲。銳化可用高通濾波來(lái)實(shí)現(xiàn)，銳化的目的是為了增強(qiáng)被模糊的細(xì)節(jié)。結(jié)合這兩種分類方法，可將空間濾波增強(qiáng)分為四類：線性平滑濾波器（低通）非線性平滑濾波器（低通）線性銳化濾波器（高通
3、）非線性銳化濾波器（高通）空間濾波器都是基于模板卷積，其主要工作步驟是：1)將模板在圖中移動(dòng)，并將模板中心與圖中某個(gè)像素位置重合；2)將模板上的系數(shù)與模板下對(duì)應(yīng)的像素相乘；3)將所有乘積相加；4)將和（模板的輸出響應(yīng)）賦給圖中對(duì)應(yīng)模板中心位置的像素。2.平滑濾波器1)線性平滑濾波器線性低通平滑濾波器也稱為均值濾波器，這種濾波器的所有系數(shù)都是正數(shù)，對(duì)3×3的模板來(lái)說(shuō)，最簡(jiǎn)單的是取所有系數(shù)為1，為了保持輸出圖像任然在原來(lái)圖像的灰度值范圍內(nèi)，模板與象素鄰域的乘積都要除以9。MATLAB提供了fspecial函數(shù)生成濾波時(shí)所
4、用的模板，并提供filter2函數(shù)用指定的濾波器模板對(duì)圖像進(jìn)行運(yùn)算。函數(shù)fspecial的語(yǔ)法格式為：h=fspecial(type);h=fspecial(type,parameters);其中參數(shù)type指定濾波器的種類，parameters是與濾波器種類有關(guān)的具體參數(shù)。表2.1MATLAB中預(yù)定義的濾波器種類MATLAB提供了一個(gè)函數(shù)imnoise來(lái)給圖像增添噪聲，其語(yǔ)法格式為：J=imnoise(I,type);J=imnoise(I,type,parameters);參數(shù)type指定噪聲的種類，parame
5、ters是與噪聲種類有關(guān)的具體參數(shù)。參數(shù)的種類見(jiàn)表2.2。表2.2噪聲種類及參數(shù)說(shuō)明1)非線性平滑濾波器中值濾波器是一種常用的非線性平滑濾波器，其濾波原理與均值濾波器方法類似，但計(jì)算的非加權(quán)求和，而是把領(lǐng)域中的圖像的象素按灰度級(jí)進(jìn)行排序，然后選擇改組的中間值作為輸出象素值。MATLAB提供了medfilt2函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)中值濾波，其語(yǔ)法格式為：B=medfilt2(A,[mn]);B=medfilt2(A);其中，A是原圖象，B是中值濾波后輸出的圖像。[mn]指定濾波模板的大小，默認(rèn)模板為3×3。1.銳化濾波器圖像平滑往
6、往使圖像中的邊界、輪廓變得模糊，為了減少這類不利效果的影響，需要利用圖像銳化技術(shù)，使圖像的邊緣變得清晰。1)線性銳化濾波器線性高通濾波器是最常用的線性銳化濾波器。這種濾波器的中心系數(shù)都是正的，而周圍的系數(shù)都是負(fù)的，所有的系數(shù)之和為0。對(duì)3×3的模板來(lái)說(shuō)，典型的系數(shù)取值為：[-1-1-1;-18-1;-1-1-1]事實(shí)上這是拉普拉斯算子。語(yǔ)句h=-fspecial(‘laplacian’,0.5)得到的拉普拉斯算子為：h=-0.3333-0.3333-0.3333-0.33332.6667-0.3333-0.3333-
7、0.3333-0.33332)非線性銳化濾波鄰域平均可以模糊圖像，因?yàn)槠骄鶎?duì)應(yīng)積分，所以利用微分可以銳化圖像。圖像處理中最常用的微分方法是利用梯度。常用的空域非線性銳化濾波微分算子有sobel算子、prewitt算子、log算子等。2.頻域增強(qiáng)頻域增強(qiáng)是利用圖像變換方法將原來(lái)的圖像空間中的圖像以某種形式轉(zhuǎn)換到其他空間中，然后利用該空間的特有性質(zhì)方便地進(jìn)行圖像處理，最后再轉(zhuǎn)換回原來(lái)的圖像空間中，從而得到處理后的圖像。頻域增強(qiáng)的主要步驟是：選擇變換方法，將輸入圖像變換到頻域空間。在頻域空間中，根據(jù)處理目的設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)
8、，并進(jìn)行處理。將所得結(jié)果用反變換得到增強(qiáng)的圖像。常用的頻域增強(qiáng)方法有低通濾波和高通濾波。3.低通濾波圖像的能量大部分集中在幅度譜的低頻和中頻部分，而圖像的邊緣和噪聲對(duì)應(yīng)于高頻部分。因此能降低高頻成分幅度的濾波器就能減弱噪聲的影響。由卷積定理，在頻域?qū)崿F(xiàn)低通濾波的數(shù)學(xué)表達(dá)式：G(u,v)=H(u,v)F(u,v)1)理想低通濾波器（ILPF）2)
