图像处理(3)频率域滤波

本文深入探讨了Fourier变换在图像处理中的应用,介绍了离散Fourier变换(DFT)和快速Fourier变换(FFT)原理,以及在计算机中降低计算量的方法。此外,还详细讨论了低通滤波、高通滤波和带通滤波,并通过MATLAB代码展示了理想低通滤波器、Butterworth滤波器和高斯滤波器的实现及效果。

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  1. Fourier变换
    Fourier变换最开始由傅里叶提出,当时为了解决热力学问题。后来经过发展形成了一套完整的理论,应用在物理学、信号学等很多方面。如果一个函数满足绝对可积条件,即:
    这里写图片描述
    因为计算机处理的是离散值,要求对f(x)和F(w)都采样,这时Fourier变换被称为离散Fourier变换(DFT),为:
    这里写图片描述
    求出离散Fourier变换需要的计算次数很多,为了降低计算量,可以利用快速Fourier变换方法(FFT),其利用了相位因子对称性和周期性:
    这里写图片描述
    将f(n)拆分为两部分,分别计算这两部分DFT,然后每个部分再进行拆分,直到不能再进行拆分为止。
    这里写图片描述
    由于A(k)和B(k)是关于N/2周期对称,所以有:
    这里写图片描述
    然后一直不断进行分割。这样可以大大降低计算量。
    附上MATLAB代码:
function y=FFT_recur(x)

N=length(x);

x1=zeros(1,N/2);
x2=zeros(1,N/
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