LPF 和 HPF 混淆 - 矩形和圆形截止

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2022-01-24 21:58:48

解释一些家庭作业,我对它的要求有点困惑。我被要求在频域中过滤(很简单,完成后只需一个 fft2 和 ifft2)一个 256x256 8 位灰度 tiff,使用以下过滤器:

  • “使用 (uc=N/4,vc=M/4) 的截止频率的矩形低通滤波器,其中 N 和 M 是图像的行和列大小。”
  • “使用圆形滤波器的截止频率的圆形低通滤波器
    ,截止频率由 Rc=N/4= sqrt[(uc)^2+(vc)^2]
    给出,其中 N 和 M 是图像的行和列大小"
  • “与 a 部分具有相同截止的矩形高通滤波器。”
  • “与 b 部分具有相同截止的圆形高通滤波器。”

现在,我对其中的一些理解已经足够好了,但是“矩形/圆形”却让我失望了。我们并没有真正涵盖类似的东西。我们所涵盖的是理想的低/高通滤波器和巴特沃斯低/高通滤波器。这也许是两者的同义词,即立即截止的理想和逐渐变细的对接?我的书没有提到这方面的任何内容(尽管我可能没有找到它……这本书很冗长,有时我是一个不耐烦的学生),只是它为理想过滤器提供的一般形式是圆形截止,这就是我提出第二个假设的原因:圆形是本书使用的方法,而矩形意味着在频域中过滤一个子矩阵内的任何东西,该子矩阵的大小是我的图像大小的四分之一,居中。

还是我们在谈论两种不同的理想 LPF 和 HPF,

是的,这是一门课程的作业,但我不是在寻找简单的答案。我正在寻求理解。

3个回答

你最好问问你的教授澄清一下。正如您所推理的那样,听起来您被要求将频域中的图像乘以矩形或圆形掩模,以消除掩模外的所有频率。然而,这通常不是您应用滤波器的方式,因为“理想”的频域滤波器掩模具有不令人满意的时域特性(例如,真正理想的矩形滤波器具有无限长的脉冲响应)。

正如您所指出的,具有锥形响应的滤波器(其中巴特沃斯滤波器就是一个例子)更常用。但是,问题规范似乎不包含设计此类过滤器所需的信息,例如过滤器的类型及其顺序。

嗯,你说的是 FFT 滤波,对吧?所以你要转换到频域,乘以一个滤波器,然后逆变换回图像域(“空间域”?)

那么你乘以的过滤器是什么?另一个图像,应保留的频率值为 1,应滤除的频率值为 0,依此类推。

如果您了解频率轴在 2D FFT 实现中是如何映射的,您会发现此滤波器可以绘制为白色正方形或白色圆圈。

频域被组织成频率分布。为了直观理解,您经常看到图像,这些图像具有极坐标和频域显示的幅度/功率谱。还完成了一些象限的移动。

较低的频率位于图像的中间,而较高的频率位于角落。这取决于较低和较高频率的幅度特性。

低通滤波器 (LPF) 的截止值本身描述了您允许通过滤波器的低频量。其余的被切断。

频率滤波器的尖锐截止(如在 ILPF(见1)或 IHPF 中)会导致您的信号在空间/时间域中出现振铃,这不是很好并且会产生伪影。

因此,您将频率滤波器淡化到边缘,以最大程度地减少空间域中的伪影生成。Butterworth 和 Gauss 滤波器正在使用这些技术(参见图2和图3)。Gauss 和 Butterworth的描述了褪色因子,或者通常说褪色到黑/白的速度有多快。D0

您可以将您的滤镜蒙版设计为圆形或类似矩形(框)。低通滤波器掩码的图像应该让您更好地理解我上面发布的内容。它也适用于矩形。

ILPF BLPF GLPF

高通滤波器 (HPF) 是反相的。