图像处理第9章幻灯片.ppt

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1、图像处理第9章第1页，共24页，编辑于2022年，星期五第八章：滤波器设计一滤波器设计一滤波器设计二离散图象的变换域滤波二离散图象的变换域滤波1.1.引言引言2.2.低通、带通、高通滤波器低通、带通、高通滤波器3.3.三种常用滤波器三种常用滤波器4.4.最佳线性滤波器设计最佳线性滤波器设计5.5.空间滤波器空间滤波器 非线性（排序统计）滤波器非线性（排序统计）滤波器第2页，共24页，编辑于2022年，星期五1.线性系统与频域滤波线性系统辨识线性系统辨识l l线性系统需要知道它的冲激响应或者传递函数线性系统需要知道它的冲激响应或者传递函数线性滤波器线性滤波器l l输输入入信信号号f(t)f(t)

2、首首先先被被分分解解成成不不同同频频率率的的余余弦弦函函数数的的和和，每每个个余余弦弦数数的的幅幅值值由由F(s)F(s)唯一确定，而唯一确定，而F(s)F(s)是是f(t)f(t)的傅立叶变换是并且是唯一的的傅立叶变换是并且是唯一的l l每每个个频频率率为为s s的的余余弦弦函函数数都都乘乘以以传传递递函函数数在在该该频频率率的的幅幅值值G(s)G(s)。然然后后，所所有有经经过过调调幅的余弦函数在滤波器的输出端相加，形成输出信号幅的余弦函数在滤波器的输出端相加，形成输出信号h(t)h(t)。卷积定理和相关性定理卷积定理和相关性定理第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章

3、：滤波器设计 变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第3页，共24页，编辑于2022年，星期五2.低通，带通，高频增强滤波器（1）第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 在频域对映射其中的信号上进行滤波器的设计在频域对映射其中的信号上进行滤波器的设计1 1：理想低通（矩形，三角形，高频截止，高斯低通）：理想低通（矩形，三角形，高频截止，高斯低通）2 2：理想带通、带阻，通用带通：理想带通、带阻，通用带通3 3：高频增强：高频增强l l高斯差分高斯差分变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第4页，共24页，编辑于2022年，星期五2.低通，带通，高频增强滤波

4、器（2）第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 二维滤波器设计（二维滤波器设计（firdemofirdemo）l l频率变换方法频率变换方法:ftrans2:ftrans2（由一维（由一维FirFir滤波器进行变换）滤波器进行变换）l l频率采样方法频率采样方法:fsamp2:fsamp2（给定频率响应幅值点阵，经过这些点）（给定频率响应幅值点阵，经过这些点）l l窗口方法窗口方法:fwind1,fwind2:fwind1,fwind2（理想脉冲响应与窗口函数相乘）（理想脉冲响应与窗口函数相乘）变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第5页，共24页，编辑于2

5、022年，星期五3.三种常用滤波器理想低通第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第6页，共24页，编辑于2022年，星期五3.三种常用滤波器理想低通（振铃）第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第7页，共24页，编辑于2022年，星期五3.三种常用滤波器巴特沃斯第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第8页，共24页，编辑于2022年，星期五3.三种常用滤波器高斯第八章：

6、滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第9页，共24页，编辑于2022年，星期五3.三种常用滤波器效果比较第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第10页，共24页，编辑于2022年，星期五3.三种常用滤波器高通第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计PS 图像滤波运算Matlab程序：firdemo：第11页，共24页，编辑于2022年，星期五4.最优线性滤波器设计（1）第八章：

7、滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 早早期期的的滤滤波波器器设设计计靠靠经经验验，得得到到的的是是次次优优滤滤波波器器。而而最最优优滤滤波波器器设设计计技技术术可可以以说说明明在在一一般般情情况况这这些些滤滤波波器器工工作作的的很很好好。设设计计者者也也可可以以从从理理论论上上在最优性和计算复杂性之间进行权衡。在最优性和计算复杂性之间进行权衡。变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第12页，共24页，编辑于2022年，星期五4.最优线性滤波器设计（2）第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 维纳滤波器维纳滤波器l l从噪声污染的

8、信号中抽取原来的信号，滤波器的输出的均方误差为最小从噪声污染的信号中抽取原来的信号，滤波器的输出的均方误差为最小l l正正在在观观测测的的信信号号由由有有用用信信号号和和加加性性噪噪声声信信号号构构成成，维维纳纳滤滤波波器器在在尽尽可可能能降降低低噪噪声声的的信信号号的的同同时恢复有用信号。这样我们就能用滤波器尽量接近地估计出原来的信号。时恢复有用信号。这样我们就能用滤波器尽量接近地估计出原来的信号。l l图像处理中：估计局部均值和局部方差，以整体的局部方差均值为噪声估计图像处理中：估计局部均值和局部方差，以整体的局部方差均值为噪声估计变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计Matlab程序：

9、维纳滤波：第13页，共24页，编辑于2022年，星期五4.最优线性滤波器设计（3）第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 匹配滤波器匹配滤波器l l从噪声污染的信号中抽取原来的信号，滤波器的输出达到最大的信噪比从噪声污染的信号中抽取原来的信号，滤波器的输出达到最大的信噪比l l用来从背景中找出已知信号的位置。检测出在有噪声的情况下是否存在形状被事先说明的信号。用来从背景中找出已知信号的位置。检测出在有噪声的情况下是否存在形状被事先说明的信号。变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第14页，共24页，编辑于2022年，星期五5.空间滤波器均值滤波器第八章：滤波

10、器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 均值滤波器均值滤波器l l是是一一种种贝贝叶叶斯斯最最优优滤滤波波器器l l算术均值算术均值 像素点和的像素点和的1/N1/Nl l几何均值几何均值 像素点积的像素点积的N N次幂次幂变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第15页，共24页，编辑于2022年，星期五5.非线性（排序统计）滤波器（1）第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 1 1：中值滤波器，其他的排序统计滤波器中值滤波器，其他的排序统计滤波器 （nrfiltdemo nrfiltdemo）l l排序统计滤波器是非线性的，并通过给邻

11、域中的象素排序来工作。排序统计滤波器是非线性的，并通过给邻域中的象素排序来工作。l l中中值值滤滤波波器器可可以以消消除除比比它它的的尺尺度度小小一一半半的的物物体体，而而保保留留较较大大的的物物体体。它它对于既保留边缘又要去噪声的任务很有用。对于既保留边缘又要去噪声的任务很有用。l l稀疏分布的模板能减少大尺度的中值滤波器所需的计算时间。稀疏分布的模板能减少大尺度的中值滤波器所需的计算时间。变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第16页，共24页，编辑于2022年，星期五5.非线性（排序统计）滤波器（2）第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 1 1、中值

12、滤波器中值滤波器2 2、最大最小值滤波器、最大最小值滤波器3 3、中点滤波器：最大值和最小值的均值、中点滤波器：最大值和最小值的均值4 4、修修正正后后的的均均值值滤滤波波器器：去去掉掉最最大大最最小小值值邻邻域域一一定定范范围围点点以以后后的的均均值值。（去掉最高分和最低分的均值）（去掉最高分和最低分的均值）对椒盐噪声比较有效！对椒盐噪声比较有效！变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计Matlab程序：nrfiltdemo：第17页，共24页，编辑于2022年，星期五5.非线性（排序统计）滤波器（3）第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 变换域滤波变换域

13、滤波滤波器设计滤波器设计中值最小值噪声最大值第18页，共24页，编辑于2022年，星期五原图算术均值噪声中值阿尔法滤波几何均值第19页，共24页，编辑于2022年，星期五第八章：滤波器设计一滤波器设计一滤波器设计二离散图象的变换域滤波二离散图象的变换域滤波1.1.引言引言2.2.低通、带通、高通滤波器低通、带通、高通滤波器3.3.三种常用滤波器三种常用滤波器4.4.最佳线性滤波器设计最佳线性滤波器设计5.5.非线性（排序统计）滤波器非线性（排序统计）滤波器第20页，共24页，编辑于2022年，星期五1.1.变换域滤波变换域滤波第八章：滤波器设计一滤波器设计一滤波器设计二离散图象的变换域滤波二离

14、散图象的变换域滤波第21页，共24页，编辑于2022年，星期五1.离散图象处理的变换域滤波第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计第八章：滤波器设计 1 1：一一般般的的酉酉变变换换都都是是将将一一副副图图象象分分解解成成基基图图象象的的加加权权和和。变变换换域域滤滤波波就就是是在反变换重构原图象前对加权系数进行修改。在反变换重构原图象前对加权系数进行修改。2 2：如如果果图图象象中中信信号号分分量量或或者者噪噪声声分分量量很很象象某某个个变变换换的的某某个个基基函函数数，则则这这个个变变换换酒可以用来分离信号和噪声。这是由于那些分量在频域里会以紧凑的形式出现。酒可以用来分离信号

15、和噪声。这是由于那些分量在频域里会以紧凑的形式出现。l lHarrHarr变换是检测竖直和水平线的很好选择变换是检测竖直和水平线的很好选择l l正弦型噪声在正弦形变换中表现的非常紧凑，这样很容易分离相应系数以去噪。正弦型噪声在正弦形变换中表现的非常紧凑，这样很容易分离相应系数以去噪。变换域滤波变换域滤波滤波器设计滤波器设计第22页，共24页，编辑于2022年，星期五第八章：滤波器设计一滤波器设计一滤波器设计二离散图象的变换域滤波二离散图象的变换域滤波1.1.变换域滤波变换域滤波第23页，共24页，编辑于2022年，星期五第八章：滤波器设计一滤波器设计一滤波器设计二离散图象的变换域滤波二离散图象的变换域滤波第24页，共24页，编辑于2022年，星期五