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随着数学各分支在理论和应用上的逐步深入,以数学形态学为代表的非线性滤波在保护图像边缘和细节方面取得了显著进展[89][90]。形态学滤波器是近年来出现的一类重要的非线性滤波器,它由早期的二值形滤波器发展为后来的多值(灰度)形态滤波器,在形状识别、边缘检测、纹理分析、图像恢复和增强等领域了广泛的应用。形态滤波方法充分利用形态学运算所具有的几何特征和良好的代数性质,主要采用态学开、闭运算进行滤波操作。从形态学基本原理可知,形态学的开运算会去掉图像上与结构元素的形态不相吻合的相对亮的分布结构,同时保留那些相吻合的部分;而闭运算败旁则会填充那些图像上与结构元素不相吻合的相对暗的分布结构,同时保留那些相吻合的部分。因此他们都可以用来有效的提取特征和平滑像。值得注意地是,采用形态滤波器时,应根据不同的目的选择具有不同形状、大小和方向特性的结构元素。此外,形态腊枯码学开、闭运算都具有幂等性,这意味着一次滤波就己将所有特定于结构元素的噪声滤除千净,再次重复不会产生新的结果。这是一个经典方法(如线性卷积滤波、中值滤波)所不具备的性质。由于形态学运算是从图像的几何形态观点来进行图像处理的,因此这种优良的非线轮哪性滤波器能在滤波的同时,保持图像结构不被钝化。
一段音乐随着时间变化的震动.
音乐更直观的理解是这样的:
图1是音乐在时域的样子,而图2则是音乐在频域的样子。
频率为 ,若以横轴为频率,纵轴为幅值,则频率域图像为
正弦函数是单一频率,在频域中只需要一根竖线就能表现出来。我们期望的也是将时域的信号转换成一个个单一频率的正弦函数的组合,这样我们就能够在频域中用一根根竖线表示出来,也就完成了从时域到频域的转换。
如果任意波形都可以转化成亮游常数、若干个正余弦函数的线性组合,我们就可以完成时域到频域的转换。用数学公式表达如下面所示:
于是问题就转化成,对于任意波形,我们能不能找到一组系数 和 ,使上述等式成立?
法国数学家傅里叶在1807年发表的论文中提出了一个当时非常具有争议性的论断:
任何连续周期信号都可以由一组适当的正弦曲线组合而成。
随着频率越来越丰富,合成的波形也越来越接近方波了,当n趋近于无穷大,也就是频谱范围无限大的时候,就可以纳局无限逼近方波了
从频域的角度看
做图像处理的人来说,每一副数字图像就是一组信号,也就是说做图像处理相当于就是做的信号处理。对于信号有他的频域特征以及时域特征,连接时域与频域的通道洞键让便是傅里叶变换了。
图像频率特性分析
频谱图上的每一个像素点都代表一个频率值,幅值由像素点亮度变码而得。对于一幅图像,图像信号的 频率特性 如下:
说明:这里的低通滤波,意思就是把频率低的波留下,把频率高的波过滤掉。示意图是经过居中处理的频谱,就是从频谱的中心到四周频率由低到高。示意图表示的是,留下中间低频的,过滤点中心周围高频的部分。我们知道,低频对应的图像中变化不明显的部分,于是,图像就变的非常模糊。这在图像处理中也叫平滑滤波。
图像的锐化所达到的效果,与平滑化相对,很明显,图像边缘增强了。
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