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数字图像处理 频率域锐化 MATLAB实验

时间:2019-06-01 01:08:50

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数字图像处理 频率域锐化 MATLAB实验

一、原理_频率域锐化

理想高通滤波器的传递函数为:

n 阶巴特沃斯高通滤波器的传递函数为:

n 阶指数高通滤波器的传递函数为:

二、步骤

(1)读入原图像test.tif并显示;

(2)采用理想高通滤波器对图像滤波,并显示滤波结果;

观察截止频率 D0 分别为15、30、80时,理想高通滤波的结果。

(3)采用二阶巴特沃斯高通滤波器对图像滤波,并显示滤波结果;

观察截止频率 D0 分别为15、30、80时,二阶巴特沃斯高通滤波的结果。

(4)采用二阶指数高通滤波器对图像滤波,并显示滤波结果;

观察截止频率 D0 分别为15、30、80时,二阶指数高通滤波的结果。

(5)比较各种高通滤波器的滤波效果。

三、实验图像

test.tif将图片存到路径:D:\test.tif

四、框图

五、代码

%------------------------------------------------------------------------% File name: second_3% Last modified Date: 6月17日10点07分% Author: Jasmine% Descriptions: 频率域锐化%------------------------------------------------------------------------%清空工作区clc,clear,close all;%获取图像img = imread('D:\test.tif');img_noise = imnoise(img, 'gaussian', 0, 0.02);I = im2double(img_noise);[m, n] = size(I);n2 = 2*n;m2 = 2*m;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%进行fft变换并移到中心F = fftshift(fft2(I, m2, n2));figure(1);subplot(4,3,2),imshow(mat2gray(log(1+abs(F)))),title('加噪图像 频谱图')%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%设计滤波器%生成网格坐标u = -n:n-1;v = -m:m-1;[U,V] = meshgrid(u,v);D = hypot(U, V);D0 = 15;D1 = 30;D2 = 80; %[15, 30, 80]%各滤波器的系统函数H11 = mat2gray( D >= D0 );%理想高通滤波器截止频率为15H12 = mat2gray( D >= D1 );%理想高通滤波器截止频率为30H13 = mat2gray( D >= D2 );%理想高通滤波器截止频率为80H21 = mat2gray(1./(1+((D0./D).^4)));%巴特沃斯高通滤波器截止频率为15H22 = mat2gray(1./(1+((D1./D).^4)));%巴特沃斯高通滤波器截止频率为30H23 = mat2gray(1./(1+((D2./D).^4)));%巴特沃斯高通滤波器截止频率为80H31 = mat2gray(exp(-(D0./D).^2));%指数高通滤波器截止频率为15H32 = mat2gray(exp(-(D1./D).^2));%指数高通滤波器截止频率为30H33 = mat2gray(exp(-(D2./D).^2));%指数高通滤波器截止频率为80%滤波器的系统函数与图像频谱变换相乘G11 = F.*H11;subplot(4,3,4);imshow(mat2gray(log(1+abs(G11))));title('理想高通滤波15 频谱图');G12 = F.*H12;subplot(4,3,5);imshow(mat2gray(log(1+abs(G12))));title('理想高通滤波30 频谱图');G13 = F.*H13;subplot(4,3,6);imshow(mat2gray(log(1+abs(G13))));title('理想高通滤波80 频谱图');G21 = F.*H21;subplot(4,3,7);imshow(mat2gray(log(1+abs(G21))));title('巴特沃斯高通滤波15 频谱图');G22 = F.*H22;subplot(4,3,8);imshow(mat2gray(log(1+abs(G22))));title('巴特沃斯高通滤波30 频谱图');G23 = F.*H23;subplot(4,3,9);imshow(mat2gray(log(1+abs(G23))));title('巴特沃斯高通滤波80 频谱图');G31 = F.*H31;subplot(4,3,10);imshow(mat2gray(log(1+abs(G31))));title('指数高通滤波15 频谱图');G32 = F.*H32;subplot(4,3,11);imshow(mat2gray(log(1+abs(G32))));title('指数高通滤波30 频谱图');G33 = F.*H33;subplot(4,3,12);imshow(mat2gray(log(1+abs(G33))));title('指数高通滤波80 频谱图');%傅里叶反变换g011 = ifft2(fftshift(G11));g11 = g011(1:m,1:n);g11 = real(g11);g012 = ifft2(fftshift(G12));g12 = g012(1:m,1:n);g12 = real(g12);g013 = ifft2(fftshift(G13));g13 = g013(1:m,1:n);g13 = real(g13);g021 = ifft2(fftshift(G21));g21 = g021(1:m,1:n);g21 = real(g21);g022 = ifft2(fftshift(G22));g22 = g022(1:m,1:n);g22 = real(g22);g023 = ifft2(fftshift(G23));g23 = g023(1:m,1:n);g23 = real(g23);g031 = ifft2(fftshift(G31));g31 = g031(1:m,1:n);g31 = real(g31);g032 = ifft2(fftshift(G32));g32 = g032(1:m,1:n);g32 = real(g32);g033 = ifft2(fftshift(G33));g33 = g033(1:m,1:n);g33 = real(g33);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%输出各图像figure(2);subplot(4,3,1);imshow(img);title('原始图像');subplot(4,3,2);imshow(img_noise);title('添加 均值:0 方差:0.02 高斯噪声的图像');subplot(4,3,4);imshow(g11);title(['理想高通滤波 D0=',num2str(D0)]);subplot(4,3,5);imshow(g12);title(['理想高通滤波 D0=',num2str(D1)]);subplot(4,3,6);imshow(g13);title(['理想高通滤波 D0=',num2str(D2)]);subplot(4,3,7);imshow(g21);title(['巴特沃斯高通滤波 D0=',num2str(D0)]);subplot(4,3,8);imshow(g22);title(['巴特沃斯高通滤波 D0=',num2str(D1)]);subplot(4,3,9);imshow(g23);title(['巴特沃斯高通滤波 D0=',num2str(D2)]);subplot(4,3,10);imshow(g31);title(['指数高通滤波 D0=',num2str(D0)]);subplot(4,3,11);imshow(g32);title(['指数高通滤波 D0=',num2str(D1)]);subplot(4,3,12);imshow(g33);title(['指数高通滤波 D0=',num2str(D2)]);

六、运行结果

频率域锐化运行结果观察以上实验结果可知,随着高通滤波器的截止频率的增大,图像中只保留了灰度变化较快的部分;灰度变化缓慢的部分被滤除了。 巴特沃斯高通滤波器和指数高通滤波器可以较好地实现高通滤波器的效果。频率域锐化各滤波器频谱图通过观察以上各滤波器的频谱图,可以看出随着高通滤波器截止频率的增大,中间黑色部分逐渐增大。

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