图像空间域滤波理解

背景:数字图像处理过程中对图像进行频率分析是非常重要的一部分,从空间域到频率域的桥梁就是傅里叶变换,对图像的傅里叶变换与一维的傅里叶变换类似,在此简单介绍个自己对图像傅里叶变换理解与matlab的实现。

理解:图像的频率指的是空间频率,它和我们认知的物理频率是不同的,因此,要理解图像频率,就要将两者的定义脱离开。图像可以看成是一个定义在二维平面上的信号,该信号的幅值对应像素的灰度(彩色图像对应 RGB 三个分量)。如果仅仅考虑一帧图像的某一行像素,那么,可以看成是一维空间的信号。这种信号和我们常见的时域信号是很相似的,只不过时域信号是定义在时间域上的,而图像信号是定义在空间域的。

物理意义:图像的频率被称为空间频率,空间频率是指单位长度内亮度做周期性变化的次数,它反映了图像的像素灰度在空间中的变化情况,从傅里叶频谱上可以看到明暗不一的亮点,反映的就是某点与邻域间的差异程度。举个例子,一帧图像的背景或者变化缓慢的区域,也就是灰度值分布比较平坦,那么,低频分量就比较强。图像的边缘、细节以及噪声的像素灰度在空间的变化非常剧烈。因此为高频分量。

根据傅里叶变换理论,频域中的频谱值都是由整幅图像计算出来的,因此,整个频谱范围内,低频分量集中在四个角,且其它地方的值只可能比这个值小。

可参考:空间傅里叶变换详解

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