2014年5月9日 星期五

Discrete fourier transform and Filtering in spatial domain and frequency domain

這次作業主要是:
  1. Discrete fourier transform
  2. Gaussian filtering in spatial domain and frequency domain


Discrete fourier transform

DFT是傅立葉變換在時域和頻域上都呈離散的形式,將信號的時域採樣變換為其DTFT的頻域採樣。

根據 DFT 的公式,

我們可以將 2-D 的 DFT 實作出來。而第一項又分為兩種呈現方式:
  1. Spectrum
  2. Phase angle

Spectrum


第一個部分,是經由上面公式去產生出來的結果。這次的 model 是 lena,下圖就是 lena 傅利葉轉換後的頻譜樣子,為了看的更清楚,額外做了 log ,調整對比。

Spectrum

Phase angle


第二個部分則是透夠相位角來呈現,一樣是用 lena 當 model,下圖是結果,也調整過對比。

Phase angle


Gaussian filtering in spatial domain and frequency domain

高斯過濾,又稱高斯平滑,通常用它來減少影像雜訊以及降低細節層次。先看看原圖:

Original lena


Spatial domain

根據課本的步驟,首先會先產生 Gaussian mask(N*M),然後與圖做 convolution。

Spatial domain

上圖是經過處理的 lena ,明顯的可以看到其平滑的處理。

Frequency domain

頻率域相對比較複雜,首先要先將原圖做 DFT 得到 F(u, v),接著產生一個對稱的mask H(u, v) ,將其相乘後將全部 pixel 乘上  (-1) ^ (x+y),最後取其四分之一當作結果,下圖即是:

Frequency domain



從上面的結果看來,高斯確實可以達到平滑的效果。