图像变换 傅立叶频谱图.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,图像变换,主要内容,1,、图像变换的目的,2,、傅立叶变换（公式）,3,、,频率域图像 （傅立叶谱）,重点,图像变换,变换,（,transform,）一词并不陌生，从初等数学到高等数学，已经学过不少的变换“技巧”，目的是是问题的求解变得简单。,在图像处理中，所谓图像变换可以理解为 为达到图像处理的某种目的而使用的数学方法，通过这种数学变换，图像处理起来较变换前更加方便和简单。由于这种变换方法是针对图像函数而言，所以称之为,图像变换,。图像变换可以在图像校正前进行，也可以在图像校正后进行。,图像变换,图像变换的目的：,简化图像处理；便于图像特征提取；图像压缩；从概念上增强对图像信息的理解。,在遥感数字图像处理中，图像变换是一种常用的、有效的分析手段。,图像变换包括两个过程：,正变换和逆变换,。通过正变换将图像变为新图像，然后进行处理。通过逆变换将处理后的图像还原为原始形式的图像，以便对原始图像进行对比。,图像变换,图像变换主要有：,傅立叶变换,、主成份变换、缨帽变换、代数运算、彩色变换,其中傅立叶（,Fourier,）变换,的应用非常是广泛的，非常有名的变换之一。,傅立叶（,Fourier,），法国数学及物理学家，傅立叶级数（三角级数）创始人。,1801,年任伊泽尔省地方长官，,1817,年当选科学院院士，,1822,年任该院终身秘书，后又任法兰西学院终身秘书和理工科大学校务委员会主席。,主要贡献：在研究热的传播时创立了一套数学理论，,1807,年向巴黎科学院呈交了,热的传播论文,，推导著名的热传导方程，并在求解该方程时发现函数可由三角函数构成的级数形式表示，从而提出任意函数可以展成三角函数的无穷级数。,数学与图像处理,空域与频域的桥梁,2,、傅立叶变换,傅立叶变换,傅立叶变换分为连续傅立叶变换和离散傅立叶变换，在数字图像处理中经常用到的是,二维离散傅立叶变换,傅立叶变换是换域分析,(,空间域到频率域,),是一种广泛使用的工具，在图像处理中是一种有效而重要的方法。在图像处理中，傅立叶变换的应用十分广泛，如：图像特征提取、频率域滤波、周期性噪声的去除、图像恢复、纹理分析等。把傅立叶变换的理论与遥感图像的物理解释相结合，有利于解决大多数遥感图像处理问题。,一维二维连续傅里叶变换,1,）定义,2,）逆傅立叶变换,3,）傅立叶变换特征参数,频谱,/,模,能量谱,/,功率谱,相位角,/f,（,x,，,y,）变换到,F,（,u,，,v,）,/,二维离散傅里叶变换,1,）定义,2,）逆傅立叶变换,F(u,v,),为,f,（,x,，,y,）的频谱,题西林壁,横看成岭侧成峰,远近高低各不同,不识庐山真面目,只缘身在此山中,-,苏轼,3,、频率域图像（频谱）,或称为 傅立叶谱,原图,频域图,傅立叶变换,原图,傅立叶变换后的频域图,对图像信号而言，空间频率是指单位长度内亮度（也就是是灰度,),作周期性变化的次数。,是,图像中灰度变化剧烈程度的指标，,也可以理解为,灰度在平面空间上的梯度,。,空间频率的理解：,频率域图像,傅立叶变换以前，图像是由对在连续空间（现实空间）上的采样得到一系列点的集合，我们习惯用一个二维矩阵表示空间上各点，则图像可由,z=,f(x,y,),来表示。实际上对图像进行二维傅立叶变换得到频谱图，就是图像梯度的分布图，,当然频谱图上的各点与,原,图像上各点并不存在一一对应的关系，,即使在不移频的情况下也是没有。傅立叶频谱图上我们看到的明暗不一的亮点，,实际上图像上某一点,（像素灰度值）,与,它的,邻域点差异的强弱，即梯度的大小，也即该点的频率的大小,（可以这么理解，图像中的低频部分指低梯度的点,，,高频部分,梯度大的点,）,频率域图像,频率域的理解：,频率域图像,在空间域图像中，线性的地物为,高频成分,，大块面状的地物为,低频成分,。图像经过傅立叶变换后产生频率域图像，这些空间频率信息被突出出来,图像灰度变化缓慢的部分,对应变换后的低频分量部分,图像的细节和轮廓边缘都是灰度突变区域,它们是变换后的高频分量,.,频域图像的每一点都来自于整个原图像,傅立叶逆变换,1,、考虑到傅立叶变换具有对称性，为了便于显示，频率图像往往,以图像的中心为坐标原点,，左上,-右下、右上,-,左下对称。,2,、图像,中心,为原始图像的平均亮度，,频率为,0,.,从,图像中心向外，频率增高,。,高亮度表明频率特征明显,。,3,、此外，频率域图像中心明显的频率变化方向与原图像中地物方向垂直。也就是说如果原始图像中有多种水平分布的地物，那么频率域图像中在垂直方向的频率变化比较明显。如果原始图像中地物左下,-,右上分布，那么频率域图像中在左上,-,右下方向频率变化比较明显，反之亦然。,如何看频域图像,在数字图像处理中，常常需要将,F(u,v,),的原点移到,N,N,频域的中心（平移前空间域、频域原点均在左上方），以便能清楚地分析傅立叶谱的情况,原图像,原图,逆变换后,原图,f(x,y,),F,（,u,，,v,）频谱图,如有困惑：请参考,遥感数字图像处理教程,第六章,-TP75-12,（图书馆索取号）,数字图像处理,第三章、,遥感原来与应用,第四章,谢谢大家！,“路漫漫其修远兮 吾将上下而求索”,