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理解影象的傅立葉變換(細心分析)

最近在看影象的傅立葉變換,看著頻譜圖一直沒看明白到底為啥是那樣的,跟同學研究了好久,終於想明白了。感謝同學的耐心指導!大家相互討論真的很快就能出結果,多討論,多學習。

影象的傅立葉變換

影象是一個二維的訊號,所以對它進行二維的傅立葉變換,對於MXN的一幅影象的離散二維傅立葉變換,公式如下:

   

從公式上可以看出,F(u,v)與f(x,y)與並不是一一對應的關係,F(u,v)所對應的不是某一個f(x,y)而是所有的f(x,y)與e^(-j2TT(ux/M+vy/N))的乘積的和。

在岡薩雷斯書上看到類似如下圖和它的頻譜圖,不理解它頻譜圖所代表的的意義。自己畫了一幅類似的圖,並用matlab試了一下。

                            

用matlab做傅立葉變換(即用fft2()函式)之後的圖如下:(這是一幅帶相位的頻譜圖)

matlab去掉相位之後的影象如下:

首先傅立葉變換就是將時域訊號分解為不同頻率的正弦函式(或餘弦函式)之和,幅度表示該頻率的正弦函式的個數。

可以看出四個角都是白色(255)表示佔所有正弦函式的百分比大(幅度高)的低頻部分,中間是黑色(0)表示佔所有正弦函式的百分比小(幅度低)的高頻部分

對其帶相位的頻譜影象中心化之後再去相位的影象如下:

這就是我們經常看見的傅立葉譜,也叫功率圖,越亮代表能量越大,幅角越大。垂直方向與水平方向都有白色的條紋,說明在垂直方向與水平方向低頻部分很明顯。

(這個傅立葉變換之後的影象與夫朗和費矩形孔衍射影象一模一樣,沒有仔細研究過為什麼)

以下是摘抄其他文章對影象傅立葉變化的理解,感覺很有用處。

影象的物理意義


如果只保留影象的中心點,則影象的細節會丟失,大致輪廓還在,不同區域好友不同的灰度。


如果保留遠離中心的點,而去掉中心的幅度,則保留著影象的細節,而不同區域的灰度一樣


這就得出了一個結論:傅立葉變換後的白色部分(即幅度較大的低頻部分),表示的是影象中慢變化的特性,或者說是灰度變化緩慢的特性(低頻部分)。

傅立葉變換後的黑色部分(即幅度低的高頻部分),表示影象中快變化的特性,或者說是灰度變化快的特性(高頻部分)。