空域時域課程設(shè)計

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書題目：空域濾波和頻域濾波的實現(xiàn)及比較 學(xué)院（系）：里仁學(xué)院 年級專業(yè)： 09工業(yè)自動化儀表1班 學(xué) 號： 091203021062 學(xué)生姓名： 鄭欣欣 指導(dǎo)教師： 趙彥濤、程淑紅 教師職稱： 講師 、副教授 燕山大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：自動化儀表系 學(xué) 號091203021062學(xué)生姓名鄭欣欣專業(yè)（班級）09工業(yè)自動化儀表1班設(shè)計題目5空域濾波和頻域濾波的實現(xiàn)及比較設(shè)計技術(shù)參數(shù)要求用不同的濾波器分別實現(xiàn)圖像的空域和頻域濾波，然后比較結(jié)果。設(shè)計要求 數(shù)字信號處理中，圖像的空域濾波和頻域濾波可以實現(xiàn)相同的目的，用不同的濾波器

2、實現(xiàn)其空域和頻域濾波，然后比較其結(jié)果。要求用不同的濾波器同時實現(xiàn)圖像的空域和頻域濾波。設(shè)計中應(yīng)具有自己的設(shè)計思想、設(shè)計體會。工作量1周工作計劃周一：分析題目，查閱相關(guān)資料，熟悉MATLAB程序設(shè)計方法。周二至周三：方案設(shè)計周四：編寫程序代碼、調(diào)試、運行周五：答辯考核參考資料1. 數(shù)字圖像處理學(xué) 電子工業(yè)出版社 賈永紅 20032. 數(shù)字圖像處理（Matlab版） 電子工業(yè)出版社 岡薩雷斯 20063. 其他數(shù)字圖像處理和matlab編程方面的書籍及相關(guān)學(xué)習(xí)資料指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。2012年6 月29 日 燕山大學(xué)課程設(shè)計

3、評審意見表指導(dǎo)教師評語：成績： 指導(dǎo)教師： 2012年 6月29 日答辯小組評語： 成績： 評閱人： 2012年 6月 29 日課程設(shè)計總成績：答辯小組成員簽字： 2012年 6月 29 日目 錄第一章 摘要1第二章 引言2第三章 空域濾波和頻域濾波33.1 空域高斯濾波器的設(shè)計43.2 時域高斯濾波器的設(shè)計5 3.3空域、時域濾波的比較7第四章 心得體會9第五章 參考文獻10一、摘要此次課程設(shè)計是在MATLAB軟件下進行數(shù)字濾波技術(shù)的仿真分析，有助于我對數(shù)字圖像處理技術(shù)的分析和理解。MATLAB強大的圖形處理功能及符號運算功能為此次分析圖像的空域濾波和頻域濾波提供了很好的視覺效果。MATLA

4、B是MATHWORK公司推出的一套高效率的數(shù)值計算和可視化軟件，它集數(shù)值分析、矩陣計算、信號處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個方便的用戶環(huán)境。掌握MATLAB分析圖像的空域濾波和頻域濾波，通過利用計算機來仿真和編程實現(xiàn)，然后對濾波結(jié)果進行比較與分析。此次課程設(shè)計不僅提高了我的MATLAB的使用能力，同時還加深了我對所學(xué)的課程的理解。關(guān)鍵詞：空域濾波、頻域濾波、高斯濾波器二、引言數(shù)字圖像處理起源于20世紀20年代，此后，由于遙感等領(lǐng)域的應(yīng)用，使圖像處理技術(shù)逐步受到關(guān)注并得到發(fā)展。由于技術(shù)手段的限制，圖像處理科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展相當緩慢，直到第三代計算機問世后數(shù)字圖像處理才開始迅速發(fā)展并得到普遍應(yīng)用，應(yīng)

5、用Matlab軟件解決圖像處理中的問題、難題，節(jié)省圖像處理工作的時間，大大提高了圖像處理的效率。目前數(shù)字圖像處理科學(xué)已成為工程學(xué)、計算機科學(xué)、信息科學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)甚至社會科學(xué)等領(lǐng)域中各學(xué)科學(xué)習(xí)和研究的對象。隨著信息高速公路、數(shù)字地球概念的提出以及Internet的廣泛應(yīng)用，圖像處理技術(shù)的需求與日俱增，圖像處理科學(xué)無論是在理論上還是實踐上都存在著巨大的潛力。三、空域濾波和頻域濾波空域濾波是在圖像空間中借助模板對圖像進行領(lǐng)域操作，處理圖像每一個像素的取值都是根據(jù)模板對輸入像素相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的像素值進行計算得到的?？沼驗V波基本上是讓圖像在頻域空間內(nèi)某個范圍的分量受到抑制，同時保證其

6、他分量不變，從而改變輸出圖像的頻率分布，達到增強圖像的目的?？沼虻屯V波器是應(yīng)用模板卷積方法對圖像每一像素進行局部處理。模板就是一個濾波器，設(shè)它的響應(yīng)為H(r,s),于是濾波輸出的數(shù)字圖像g(x,y)可以用離散卷積表示 g(x,y)= 式中：x,y=0，1，2，N-1;k、l根據(jù)所選鄰域大小來確定?？沼蚋咚篂V波器的設(shè)計：g0=imread('canong3_canonxt_sub_01.tif');subplot(2,2,1);imshow(g0);title('原圖');t0=rgb2gray(g0);subplot(2,2,2);imshow(t0);tit

7、le('灰度圖');t1=imnoise(t0,'gaussian');t1=im2double(t1);subplot(2,2,3);imshow(t1);title('加入噪音后');h1=fspecial('gaussian');g2=filter2(h1,t1,'same');subplot(2,2,4);imshow(g2);title('高斯濾波'); 頻域濾波是圖像經(jīng)傅里葉變換以后，邊緣和其他尖銳變化（如噪音）在圖像的灰度級中主要處于傅里葉變換的高頻部分。因此，平滑可以通過衰減指定圖像

8、傅里葉變換中高頻成分的范圍來實現(xiàn)。頻域低通濾波的數(shù)學(xué)表達式為：G(u,v)=H(u,v)F(u,v)其中F(u,v)是原始圖像f(x,y)的傅里葉變換；G(u,v)是低通濾波處理后的圖像g(x,y)的傅里葉變換；H(u,v)是頻域低通濾波器的傳遞函數(shù)，選擇不同的H(u,v)可產(chǎn)生不同的平滑效果。頻域高斯濾波器的設(shè)計： f=imread('canong3_canonxt_sub_01.tif');subplot(2,3,1);imshow(f);title('原圖');t0=rgb2gray(f);subplot(2,3,2);imshow(t0);title(&

9、#39;灰度圖');t1=imnoise(t0,'gaussian');subplot(2,3,3);imshow(t1);title('加入噪音后');s=fftshift(fft2(t1);subplot(2,3,4);imshow(log(1+abs(s),);title('fftshift');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);

10、s(i,j)=h(i,j)*s(i,j); end ends=ifftshift(s);s=uint8(real(ifft2(s);subplot(2,3,5);imshow(s);title('高斯濾波');空域、時域濾波的比較：通過比較以上兩種高斯空域、頻域低通濾波器對同一圖片的濾波效果可知，使用空間域濾波和頻域濾波對存在圖像噪聲有一定的減弱作用。高斯函數(shù)的濾波有特殊的重要性，因為它們的形狀易于確定，而且高斯函數(shù)的傅里葉變換和反變換均為實高斯函數(shù)。用H（u）表示頻率域，高斯濾波器函數(shù)可表示為：H（u）=A式中，為高斯曲線的標準差。相關(guān)的空間域濾波器可表示為： h(x)= 這

11、2個等式表示了一個重要結(jié)論，原因有二。其一，它們組成了傅里葉變換對，成分均為實高斯函數(shù)。這非常有助于分析，因為我們不必處理復(fù)數(shù)量，除此之外，高斯曲線直觀且易于操作。其二，這些函數(shù)有相互之間的作用。換句話說，當H（u）有很寬的輪廓時，h(x)有很窄的輪廓，反之亦然。四、心得體會通過這一周的數(shù)字圖像課程設(shè)計，我不僅加深了對數(shù)字圖像處理的理解，還掌握了一些基本的Matlab編程知識。在剛我有些開始設(shè)計時，我有些迷茫，在逐步的深入方面學(xué)習(xí)后，我慢慢的對Matlab的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣。在課設(shè)過程中，我不僅對課本的基本知識有了更深一步的理解，同時對其他方面的知識有所了解，特別是對Matlab軟件的應(yīng)用有了初步的掌握，課程設(shè)計給了我能自己鍛煉運用Matlab軟件的平臺。作為一個應(yīng)用軟件，學(xué)好Matlab的關(guān)鍵就是在實踐中不斷積累，勤加練習(xí)，對于所學(xué)的程序要弄明白，真正理解每一步的操作原理。在這次課設(shè)中，我明白了光