为了消除图像噪声,可以使用在空间域的滤波的方法,还可以使用在频率域的滤波器。本文将介绍在频率域的滤波方法。频率域滤波能够有效消减周期噪声。

1频率域滤波器

频率域滤波是指对一副图像的傅里叶变换进行相应的滤波处理,然后计算其反变换,得到处理后的空间域结果。

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_低通滤波器

1.1 频率域滤波公式

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_低通滤波器_02


式中,ζ-1 是IDEF(傅里叶反变换),F(u,v) 是输入图像 f(x,y) f(x,y)的DEF,H(u,v) 是滤波函数(简称为滤波器或滤波传递函数),g(x,y) 是滤波后的输出图像。函数 F 、H 和 g是大小与输入图像相同的 M×N 阵列。

1.2 滤波步骤

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_高通滤波_03

1.3 低通滤波器与高通滤波器

频率域的滤波器有低通滤波器与高通滤波器之分:

衰减高频而通过低频的滤波器的滤波器称为低通滤波器,将模糊(平滑)一副图像。
衰减低频而通过高频的滤波器的滤波器称为高通滤波器,将锐化一副图像。

2. 低通滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_04

2.1 理想低通滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_高通滤波_05


式中,D0是截止频率,D(u,v) 是距频率矩形中心的距离:

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_06


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_07


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_08

2.2 布特沃斯低通滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_低通滤波器_09


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_参考资料_10


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_11

2.3 高斯低通滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_12


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_13


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_低通滤波器_14


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_高通滤波_15

2.4 梯形低通滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_16


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_17

3. 高通滤波器

3.1 理想高通滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_高通滤波_18

3.2 布特沃斯高通滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_高通滤波_19

3.3 高斯高通滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_低通滤波器_20


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_高通滤波_21


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_22


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_机器学习中的频率滤波_23

3.4 梯形高通滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_24

4. 同态滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_参考资料_25


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_高通滤波_26


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_27


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_机器学习中的频率滤波_28


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_29

5 选择性滤波

在很多应用中感兴趣的是某一段频率的区域

5.1 带通,带阻滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_低通滤波器_30

5.2陷波滤波器

机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_计算机视觉_31


机器学习中的频率滤波 频率滤波方法_高通滤波_32

参考资料:
冈萨雷斯《数字图像处理(第三版)》