空域滤波和频域滤波的实现及比较.doc_第1页
空域滤波和频域滤波的实现及比较.doc_第2页
空域滤波和频域滤波的实现及比较.doc_第3页
空域滤波和频域滤波的实现及比较.doc_第4页
空域滤波和频域滤波的实现及比较.doc_第5页
已阅读5页,还剩15页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

里仁学院课 程 设 计 说 明 书题目:空域滤波和频域滤波的实现及比较 学院(系):里仁学院 年级专业: 09工业自动化仪表2班 学 号: 0912030211120 学生姓名: 苏胜 指导教师: 赵彦涛、程淑红 教师职称: 讲师 、副教授 燕山大学课程设计(论文)任务书院(系):电气工程系 基层教学单位:自动化仪表系 学 号091203021120学生姓名苏胜专业(班级)09工业自动化仪表2班设计题目5空域滤波和频域滤波的实现及比较设计技术参数要求用不同的滤波器分别实现图像的空域和频域滤波,然后比较结果。设计要求 数字信号处理中,图像的空域滤波和频域滤波可以实现相同的目的,用不同的滤波器实现其空域和频域滤波,然后比较其结果。要求用不同的滤波器同时实现图像的空域和频域滤波。设计中应具有自己的设计思想、设计体会。工作量1周工作计划周一:分析题目,查阅相关资料,熟悉MATLAB程序设计方法。周二至周三:方案设计周四:编写程序代码、调试、运行周五:答辩考核参考资料1. 数字图像处理学 电子工业出版社 贾永红 20032. 数字图像处理(Matlab版) 电子工业出版社 冈萨雷斯 20063. 其他数字图像处理和matlab编程方面的书籍及相关学习资料指导教师签字基层教学单位主任签字说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2012年6 月29 日 燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语:成绩: 指导教师: 2012年 6月29 日答辩小组评语: 成绩: 评阅人: 2012年 6月 29 日课程设计总成绩:答辩小组成员签字: 2012年 6月 29 日 目 录第一章 摘要1第二章 引言2第三章 空域滤波和频域滤波33.1 空域滤波器的设计33.1.1 空域低通滤波器33.1.2 空域高通滤波器53.2 时域滤波器的设计5 3.2.1 时域低通滤波器63.2.2 时域高通滤波器63.3空域与时域滤波的比较12第四章 心得体会15第五章 参考文献16 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书一、摘要此次课程设计是在MATLAB软件下进行数字滤波技术的仿真分析,有助于我对数字图像处理技术的分析和理解。MATLAB强大的图形处理功能及符号运算功能为此次分析图像的空域滤波和频域滤波提供了很好的视觉效果。MATLAB是MATHWORK公司推出的一套高效率的数值计算和可视化软件,它集数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示于一体,构成了一个方便的用户环境。掌握MATLAB分析图像的空域滤波和频域滤波,通过利用计算机来仿真和编程实现,然后对滤波结果进行比较与分析。此次课程设计不仅提高了我的MATLAB的使用能力,同时还加深了我对所学的课程的理解。关键词:空域滤波、频域滤波、高斯滤波器二、引言数字图像处理起源于20世纪20年代,此后,由于遥感等领域的应用,使图像处理技术逐步受到关注并得到发展。由于技术手段的限制,图像处理科学与技术的发展相当缓慢,直到第三代计算机问世后数字图像处理才开始迅速发展并得到普遍应用,应用Matlab软件解决图像处理中的问题、难题,节省图像处理工作的时间,大大提高了图像处理的效率。目前数字图像处理科学已成为工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理、化学、生物学、医学甚至社会科学等领域中各学科学习和研究的对象。随着信息高速公路、数字地球概念的提出以及Internet的广泛应用,图像处理技术的需求与日俱增,图像处理科学无论是在理论上还是实践上都存在着巨大的潜力。三、空域滤波和频域滤波3.1空域滤波器空域滤波是在图像空间中借助模板对图像进行领域操作,处理图像每一个像素的取值都是根据模板对输入像素相应领域内的像素值进行计算得到的。空域滤波基本上是让图像在频域空间内某个范围的分量受到抑制,同时保证其他分量不变,从而改变输出图像的频率分布,达到增强图像的目的。空域低通滤波器是应用模板卷积方法对图像每一像素进行局部处理。模板就是一个滤波器,设它的响应为H(r,s),于是滤波输出的数字图像g(x,y)可以用离散卷积表示 g(x,y)= 式中:x,y=0,1,2,N-1;k、l根据所选邻域大小来确定。3.1.1空域低通滤波器1.平滑滤波器I=imread(man.bmp);J=imnoise(I,salt & pepper,0.02);subplot(131),imshow(I);title(原图);subplot(132),imshow(J); title(加入椒盐噪声);k1=filter2(fspecial(average,3),J);%33模板平滑滤波subplot(133),imshow(uint8(k1);title(33模板平滑滤波);2.中值滤波器I=imread(man.bmp);J=imnoise(I,salt & pepper,0.02);subplot(131),imshow(I);title(原图); subplot(132),imshow(J); title(加入椒盐噪声);k5=medfilt2(J); %进行33模板中值滤波subplot(133),imshow(uint8(k5);title(33模板中值滤波);3高斯滤波器t0=imread(man.bmp);subplot(131);imshow(t0);title(原图);t1=imnoise(t0,gaussian);t1=im2double(t1);subplot(132);imshow(t1);title(加入噪声后);h1=fspecial(gaussian);g2=filter2(h1,t1,same);subplot(133);imshow(g2);title(高斯滤波后);3.1.2空域高通滤波器I=imread(man.bmp);%读入图像I=im2double(I);%转换数据类型,将uint8图像转为double类型,范围为0-1height width R=size(I);%返回矩阵I的行列for i=2:height-1 for j=2:width-1 R(i,j)=abs(I(i+1,j+1)-I(i,j)+abs(I(i+1,j)-I(i,j+1); endendT=R;for i=1:height-1 for j=1:width-1 if (R(i,j)0.25) R(i,j)=1; else R(i,j)=0; end end endsubplot(121);imshow(I);title(原图);%显示原图subplot(122);imshow(R);title(高通滤波后);%显示后的图像3.2 频域滤波器频域滤波是图像经傅里叶变换以后,边缘和其他尖锐变化(如噪音)在图像的灰度级中主要处于傅里叶变换的高频部分。因此,平滑可以通过衰减指定图像傅里叶变换中高频成分的范围来实现。频域低通滤波的数学表达式为:G(u,v)=H(u,v)F(u,v)其中F(u,v)是原始图像f(x,y)的傅里叶变换;G(u,v)是低通滤波处理后的图像g(x,y)的傅里叶变换;H(u,v)是频域低通滤波器的传递函数,选择不同的H(u,v)可产生不同的平滑效果。3.2.1频域低通滤波器t0=imread(man.bmp);subplot(2,2,1);imshow(t0);title(原图);t1=imnoise(t0,gaussian);subplot(2,2,2);imshow(t1);title(加入噪音后);s=fftshift(fft2(t1);subplot(2,2,3);imshow(log(1+abs(s),);title(fft变换);M,N=size(s);d0=50;n1=floor(M/2);n2=floor(N/2);for i=1:M for j=1:N d=sqrt(i-n1)*2+(j-n2)*2); h(i,j)=1*exp(-1/2*(d2/d02); s(i,j)=h(i,j)*s(i,j); end ends=ifftshift(s);s=uint8(real(ifft2(s);subplot(2,2,4);imshow(s);title(高斯滤波后);3.2.2 频域高通滤波器f1=imread(man.bmp); F= double(f1); % 数据类型转换,MATLAB不支持图像的无符号整型的计算 G = fft2(F); % 傅立叶变换 G = fftshift(G); % 转换数据矩阵 M,N=size(G); nn = 2; % 二阶巴特沃斯(Butterworth)高通滤波器 d0 = 5; m = fix(M/2); n = fix(N/2); for i = 1 : M for j = 1 : N d = sqrt(i-m)2+(j-n)2); if (d = 0) h = 0; else h=1/(1+0.414*(d0/d)(2*nn);% 计算传递函数 end; result(i,j) = h * G(i,j); end; end; result = ifftshift(result); J2= ifft2(result); J3= uint8(real(J2); subplot(121);imshow(f1);title(原图像);subplot(122);imshow(J3); % 滤波后图像显示title(高通滤波后);3.3 空域、时域滤波的比较:空域与频域低通滤波器比较空域与频域高通滤波器比较通过比较以上空域、频域低通滤波器对同一图片的滤波效果可知,使用空间域滤波和频域滤波对存在图像噪声有一定的减弱作用和对边缘的检测效果。而空域滤波和频域滤波之间有存在着各自的特点,从空域和频域低通滤波器对图片的滤波效果来看,空域滤波中,平滑滤波器算法简单,处理速度快,但在降低噪声的同时使图像产生模糊,特别是在边缘和细节处。而中值滤波器对椒盐噪声的抑制效果比较好,但对点,线等细节较多的图像却不太合适。空域低通滤波的对椒盐噪声过滤效果较差,图像较为模糊。而在频域滤波中,去噪声的同时将会导致边缘信息损失而使图像边缘模糊,并且产生振铃效应,而且计算量大,计算时间长。从空域和频域高通滤波器对图片的滤波效果来看,空域滤波中,算法比较简单,处理速度较快,在锐化方面效果明显,线条突出;频域滤波中,算法复杂,计算速度慢,有微量振铃效果,图像结果显示比较平缓。四、心得体会通过为期一个星期的课程设计,我受益匪浅。首先,通过对查阅资料,对图像空域和频域滤波的相关知识的学习,我更加深入的掌握了其定义,原理,设计方法等,也让我更深入地了解了数字图像处理这门课程,巩固了基础知识。其次,通过学习用MATLAB设计中的一些基础知识,让我初步掌握了一些MATLAB编程用法,丰富了我的知识储备。同时,这次课程设计过程的也培养了我和同学们的团队协

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论