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1、数字图像处理实验报告 班 级：13计算机01班 姓 名： 郭培甲 学 号： 20134440117 指导老师： 蒋良卫 时 间： 2016-5-5 实验七 图像增强频域滤波一、 实验目的1掌握怎样利用傅立叶变换进行频域滤波2掌握频域滤波的概念及方法3熟练掌握频域空间的各类滤波器4利用MATLAB程序进行频域滤波二、 实验原理及知识点频域滤波分为低通滤波和高通滤波两类，对应的滤波器分别为低通滤波器和高通滤波器。频域低通过滤的基本思想：G(u,v)=F(u,v)H(u,v)F(u,v)是需要钝化图像的傅立叶变换形式，H(u,v)是选取的一个低通过滤器变换函数，G(u,v)是通过H(u,v)减少F(
2、u,v)的高频部分来得到的结果，运用傅立叶逆变换得到钝化后的图像。理想地通滤波器(ILPF)具有传递函数：其中，为指定的非负数，为(u,v)到滤波器的中心的距离。的点的轨迹为一个圆。n阶巴特沃兹低通滤波器(BLPF)(在距离原点处出现截至频率)的传递函数为与理想地通滤波器不同的是，巴特沃兹率通滤波器的传递函数并不是在处突然不连续。高斯低通滤波器(GLPF)的传递函数为其中，为标准差。相应的高通滤波器也包括：理想高通滤波器、n阶巴特沃兹高通滤波器、高斯高通滤波器。给定一个低通滤波器的传递函数，通过使用如下的简单关系，可以获得相应高通滤波器的传递函数：利用MATLAB实现频域滤波的程序主程序：cl
3、c;clear allf=imread(room.tif);F=fft2(f); %对图像进行傅里叶变换%对变换后图像进行对数变换，并对其坐标进行平移，使其中心化S=fftshift(log(1+abs(F);S=gscale(S); %将图像频谱标度在0-255的范围内subplot 121;imshow(f);title(原始图像)subplot 122;imshow(S) %显示频谱图像title(原始图像的频谱)h=fspecial(sobel); %产生空间sobel模板freqz2(h) %查看相应频域滤波器的图像PQ=paddedsize(size(f); %产生滤波时所需大小的
4、矩阵H=freqz2(h,PQ(1),PQ(2); %产生频域中的sobel滤波器H1=ifftshift(H); %重拍数据序列，使得原点位于频率矩阵的左上角figuresubplot 121;imshow(abs(H),) %以图形形式显示滤波器title(空间滤波器)subplot 122;imshow(abs(H1),)title(空间滤波器移位后的频谱)gs=imfilter(double(f),h); %用模板h进行空域滤波gf=dftfilt(f,H1); %用滤波器对图像进行频域滤波subplot 221;imshow(gs,) title(用模板h进行空域滤波后的图像)sub
5、plot 223;imshow(gf,)title(对图像进行频域滤波后的图像)subplot 222;imshow(abs(gs),)title(幅度图像)subplot 224;imshow(abs(gf),)title(幅度图像)f=imread(number.tif); %读取图片PQ=paddedsize(size(f); %产生滤波时所需矩阵的大小D0=0.05*PQ(1); %设定高斯高通滤波器的阈值H=hpfilter(gaussian,PQ(1),PQ(2),D0); %产生高斯高通滤波器g=dftfilt(f,H); %对图像进行滤波figuresubplot 121;im
6、show(f) %显示原图像title(原始图像)subplot 122;imshow(g,) %显示滤波后的图像title(高斯高通滤波后处理的图像)调入程序：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、 实验步骤：1调入并显示所需的图片；2利用MATLAB提供的低通滤波器实现图像信号的滤波运算，并与空间滤波进行比较。3利用MATLAB提供的高通滤波器对图像进行处理。4记录和整理实验报告。四、实验仪器1计算机；2MATLAB程序；3移动式存储器（软盘、U盘等）。4记录用的笔、纸。五、实验报告内容1叙述实验过程；（1）首先把原始图像保存为tif格式（2）打开matlab，调入并显示图像，创建工程文件（3）创建理想滤波器（4）调入函数实现2提交实验的原始图像和结果图像。原始图像： room.tif number.tif实验时间2016年5月5日星期四
13、六、实验结果分析1原始图像room.tif灰度级2原始图像number.tif灰度级：两张图像均是146x146x3的数据大小。结果图像：7、 思考题1结合实验，评价频域滤波有哪些优点？（1）滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一种重要措施（2）频域低通滤波可以去掉图像的高频部分，去掉噪声使图像平滑；（3）频域高通滤波可以使图像的边缘和线条变得更加清楚，使图像锐化2在频域滤波过程中需要注意哪些事项？在实现过程中，要注意灰度级是0255之间的整型数，而原始矩阵中给的是浮点型的，所以需要实现数据类型转换；需要注意矩阵的的维数要统一，否则无法实现；频域滤波与理想滤波器存在一定的的差距，FFT不可避免的会存在频谱泄露； 11软硬件