空域時(shí)域課程設(shè)計(jì)

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目：空域?yàn)V波和頻域?yàn)V波的實(shí)現(xiàn)及比較 學(xué)院（系）：里仁學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 09工業(yè)自動(dòng)化儀表1班 學(xué) 號(hào)： 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(jì)（論文）任務(wù)書院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：自動(dòng)化儀表系 學(xué) 號(hào)091203021062學(xué)生姓名鄭欣欣專業(yè)（班級(jí)）09工業(yè)自動(dòng)化儀表1班設(shè)計(jì)題目5空域?yàn)V波和頻域?yàn)V波的實(shí)現(xiàn)及比較設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求用不同的濾波器分別實(shí)現(xiàn)圖像的空域和頻域?yàn)V波，然后比較結(jié)果。設(shè)計(jì)要求 數(shù)字信號(hào)處理中，圖像的空域?yàn)V波和頻域?yàn)V波可以實(shí)現(xiàn)相同的目的，用不同的濾波器

2、實(shí)現(xiàn)其空域和頻域?yàn)V波，然后比較其結(jié)果。要求用不同的濾波器同時(shí)實(shí)現(xiàn)圖像的空域和頻域?yàn)V波。設(shè)計(jì)中應(yīng)具有自己的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)體會(huì)。工作量1周工作計(jì)劃周一：分析題目，查閱相關(guān)資料，熟悉MATLAB程序設(shè)計(jì)方法。周二至周三：方案設(shè)計(jì)周四：編寫程序代碼、調(diào)試、運(yùn)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(jì)

3、評(píng)審意見表指導(dǎo)教師評(píng)語：成績： 指導(dǎo)教師： 2012年 6月29 日答辯小組評(píng)語： 成績： 評(píng)閱人： 2012年 6月 29 日課程設(shè)計(jì)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?yàn)V波和頻域?yàn)V波33.1 空域高斯濾波器的設(shè)計(jì)43.2 時(shí)域高斯濾波器的設(shè)計(jì)5 3.3空域、時(shí)域?yàn)V波的比較7第四章 心得體會(huì)9第五章 參考文獻(xiàn)10一、摘要此次課程設(shè)計(jì)是在MATLAB軟件下進(jìn)行數(shù)字濾波技術(shù)的仿真分析，有助于我對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)的分析和理解。MATLAB強(qiáng)大的圖形處理功能及符號(hào)運(yùn)算功能為此次分析圖像的空域?yàn)V波和頻域?yàn)V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(jì)算和可視化軟件，它集數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個(gè)方便的用戶環(huán)境。掌握MATLAB分析圖像的空域?yàn)V波和頻域?yàn)V波，通過利用計(jì)算機(jī)來仿真和編程實(shí)現(xiàn)，然后對(duì)濾波結(jié)果進(jìn)行比較與分析。此次課程設(shè)計(jì)不僅提高了我的MATLAB的使用能力，同時(shí)還加深了我對(duì)所學(xué)的課程的理解。關(guān)鍵詞：空域?yàn)V波、頻域?yàn)V波、高斯濾波器二、引言數(shù)字圖像處理起源于20世紀(jì)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(dāng)緩慢，直到第三代計(jì)算機(jī)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(shí)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(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)甚至社會(huì)科學(xué)等領(lǐng)域中各學(xué)科學(xué)習(xí)和研究的對(duì)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(shí)踐上都存在著巨大的潛力。三、空域?yàn)V波和頻域?yàn)V波空域?yàn)V波是在圖像空間中借助模板對(duì)圖像進(jìn)行領(lǐng)域操作，處理圖像每一個(gè)像素的取值都是根據(jù)模板對(duì)輸入像素相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的像素值進(jìn)行計(jì)算得到的。空域?yàn)V波基本上是讓圖像在頻域空間內(nèi)某個(gè)范圍的分量受到抑制，同時(shí)保證其

6、他分量不變，從而改變輸出圖像的頻率分布，達(dá)到增強(qiáng)圖像的目的?？沼虻屯V波器是應(yīng)用模板卷積方法對(duì)圖像每一像素進(jìn)行局部處理。模板就是一個(gè)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(jì)：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?yàn)V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(jí)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(shí)現(xiàn)。頻域低通濾波的數(shù)學(xué)表達(dá)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(jì)： 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(shí)域?yàn)V波的比較：通過比較以上兩種高斯空域、頻域低通濾波器對(duì)同一圖片的濾波效果可知，使用空間域?yàn)V波和頻域?yàn)V波對(duì)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?yàn)樗鼈兊男螤钜子诖_定，而且高斯函數(shù)的傅里葉變換和反變換均為實(shí)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(biāo)準(zhǔn)差。相關(guān)的空間域?yàn)V波器可表示為： h(x)= 這

11、2個(gè)等式表示了一個(gè)重要結(jié)論，原因有二。其一，它們組成了傅里葉變換對(duì)，成分均為實(shí)高斯函數(shù)。這非常有助于分析，因?yàn)槲覀儾槐靥幚韽?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(dāng)H（u）有很寬的輪廓時(shí)，h(x)有很窄的輪廓，反之亦然。四、心得體會(huì)通過這一周的數(shù)字圖像課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)數(shù)字圖像處理的理解，還掌握了一些基本的Matlab編程知識(shí)。在剛我有些開始設(shè)計(jì)時(shí)，我有些迷茫，在逐步的深入方面學(xué)習(xí)后，我慢慢的對(duì)Matlab的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣。在課設(shè)過程中，我不僅對(duì)課本的基本知識(shí)有了更深一步的理解，同時(shí)對(duì)其他方面的知識(shí)有所了解，特別是對(duì)Matlab軟件的應(yīng)用有了初步的掌握，課程設(shè)計(jì)給了我能自己鍛煉運(yùn)用Matlab軟件的平臺(tái)。作為一個(gè)應(yīng)用軟件，學(xué)好Matlab的關(guān)鍵就是在實(shí)踐中不斷積累，勤加練習(xí)，對(duì)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