實驗三數(shù)字圖像地空間域濾波

《實驗三數(shù)字圖像地空間域濾波》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、實用標準文檔實驗三、四數(shù)字圖像的空間域濾波和頻域濾波1．實驗?zāi)康?.掌握圖像濾波的基本定義及目的。2.理解空間域濾波的基本原理及方法。3.掌握進行圖像的空域濾波的方法。4.掌握傅立葉變換及逆變換的基本原理方法。5.理解頻域濾波的基本原理及方法。6.掌握進行圖像的頻域濾波的方法。2．實驗基本原理1.空間域增強空間域濾波是在圖像空間中借助模板對圖像進行領(lǐng)域操作，處理圖像每一個像素的取值都是根據(jù)模板對輸入像素相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的像素值進行計算得到的?？沼驗V波基本上是讓圖像在頻域空間內(nèi)某個范圍的分量受到抑制，同時保證其他分量不變，從而改變輸出圖

2、像的頻率分布，達到增強圖像的目的。空域濾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)計常基于對傅立葉變換的分析，非線性空域濾波器則一般直接對領(lǐng)域進行操作。各種空域濾波器根據(jù)功能主要分為平滑濾波器和銳化濾波器。平滑可用低通來實現(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前去除太小的細節(jié)或?qū)⒛繕藘?nèi)的小肩端連接起來；另一類是消除噪聲。銳化可用高通濾波來實現(xiàn)，銳化的目的是為了增強被模糊的細節(jié)。結(jié)合這兩種分類方法，可將空間濾波增強分為四類：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）非線性銳化

3、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，并將模板中心與圖中某個像素位置重合；2)將模板上的系數(shù)與模板下對應(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3×3的模板來說，最簡單的是取所有系數(shù)為1，為了保持輸出圖像任然在原來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)生成濾波時所用的模板，并提供filt

4、er2函數(shù)用指定的濾波器模板對圖像進行運算。函數(shù)fspecial的語法格式為：h=fspecial(type);h=fspecial(type,parameters);文案大全實用標準文檔其中參數(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提供了一個函數(shù)imnoise來給圖像增添噪聲，其語法格式為：J=imnoise(I,type);J=imnoise(I,type,parameters);參數(shù)type指定噪聲的種類，parameters是與噪聲

5、種類有關(guān)的具體參數(shù)。參數(shù)的種類見表2.2。表2.2噪聲種類及參數(shù)說明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進行排序，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)來實現(xiàn)中值濾波，其語法格式為：文案大全實用標準文檔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，默認模板為3×3。1.銳化濾波器圖像平滑往往使圖像

6、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)都是負的，所有的系數(shù)之和為0。對3×3的模板來說，典型的系數(shù)取值為：[-1-1-1;-18-1;-1-1-1]事實上這是拉普拉斯算子。語句h=-fspecial(‘laplacian’,0.5)得到的拉普拉斯算子為：h=-0.3333-0.3333-0.3333-0.33332.6667-0.3333-0.3333-0.3333-0.3

7、3332)非線性銳化濾波鄰域平均可以模糊圖像，因為平均對應(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.頻域增強頻域增強是利用圖像變換方法將原來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)方便地進行圖像處理，最后再轉(zhuǎn)換回原來的圖像空間中，從而得到處理后的圖像。頻域增強的主要步驟是：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)計一個轉(zhuǎn)移函數(shù)，并進行處理。將所得結(jié)果用反變換

8、得到增強的圖像。常用的頻域增強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)學表達式：G(u,v)=H(u