简述空域处理方法和频域处理方法的区别
空域和频域简介
6.6 频域技术与空域技术
一方面，许多空域增强技术可借助频域概念来分析和帮助设计，另一方面，许多空域增强技术可转化到频域实现，而许多频域增强技术可转化到空域实现。
空域滤波主要包括平滑滤波和锐化滤波。
平滑滤波是要滤除不规则的噪声或干扰的影响，从频域的角度看，不规则的噪声具有较高的频率，所以可用具有低通能力的频域滤波器来滤除。
由此可见空域的平滑滤波对应频域的低通滤波。
锐化滤波是要增强边缘和轮廓处的强度，从频域的角度看，边缘和轮廓处都具有较高的频率，所以可用具有高通能力的频域滤波器来增强，由此可见，空域的锐化滤波对应频域的高通滤波。
频域里低通滤波器的转移函数应该对应空域里平滑滤波器的模板函数的傅里叶变换。
频域里高通滤波器的转移函数应该对应空域里锐化滤波器的模板函数的傅里叶变换。
即空域和频域的滤波器组成傅里叶变换对。
给定一个域内的滤波器，通过傅里叶变换或反变换得到在另一个域内对应的滤波器。
空域的锐化滤波或频域的高通滤波可用两个空域的平滑滤波器或两个频域的低通滤波器实现。
（P155）
在频域中分析图像的频率成分与图像的视觉效果间的对应关系比较直观。
空域滤波在具体实现上和硬件设计上有一定优点。
区别：
例如，空域技术中无论使用点操作还是模板操作，每次都只是基于部分像素的性质，而频域技术每次都利用图像中所有像素的数据，具有全局性，有可能更好地体现图像的整体特性，如整体对比度和平均灰度值等。
总结：
考虑到傅里叶变换的对称性，带通或带阻滤波器必须两两对称地工作以保留或消除不是以原点为中心的给定区域内的频率（对称性）。
频域处理-数字图像处理
频域处理
5.5 频域中图像处理的实现
5.5.1 理解数字图像的频谱图 数字图像平移后的频谱中,图像的能量将集中到频谱中
心(低频成分),图像上的边缘、线条细节信息(高频成分)将分 散在图像频谱的边缘。也就是说,频谱中低频成分代表了图 像的概貌,高频成分代表了图像中的细节。
频域处理
H(u,v)称作滤波器,它具有允许某些频率成分通过,而阻 止其他频率成分通过的特性。该处理过程可表示为
H 和G 的相乘是在二维上定义的。即,H 的第1个元素乘 以F 的第1个元素,H 的第2个元素乘以F 的第2个元素,以此类 推。滤波后的图像可以由IDFT 得到:
频域处理 图5 9给出了频域中图像处理的基本步骤。
频域处理
图5 10 基本滤波器的频率响应
频域处理
图5 11分别为采用D0=10、D0=30、D0=60、D0=160进行 理想低通滤波的结果。图5 11(c)存在严重的模糊现象,表明 图像中多数细节信息包含在被滤除掉的频率成分之中。随着 滤波半径的增加,滤除的能量越来越少,图5 11(d)到图5 11(f) 中的模糊现象也就越来越轻。当被滤除的高频成分减少时, 图像质量会逐渐变好,但其平滑作用也将减弱。
式中:u 取0,1,2,…,M -1;v 取0,1,2,…,N-1。
频域处理 对二维离散傅里叶变换,则有:
图像处理实践中,除了 DFT 变换之外,还可采用离散余弦 变换等其他正交变换。
频域处理
5.4 离散余弦变换(DCT)
离散余弦变换(DiscreteCosineTransform,DCT)的变换核 为余弦函数,因其变换核为实数,所以,DCT 计算速度比变换核 为复数的 DFT 要快得多。DCT 除了具有一般的正交变换性 质外,它的变换阵的基向量能很好地描述人类语音信号、图 像信号的相关特征。因此,在对语音信号、图像信号的变换 中,DCT 变换被认为是一种准最佳变换。
空域和频域图像处理增强
实验目的：1.熟悉Matlab处理图像的基本原理，并熟练地运用进行一些基本的图像操作；2.能够用Matlab来进行亮度变换，直方图处理以及一些简单的空间滤波；实验内容：去噪，灰度变换，直方图处理，空域和频域平滑锐化，同态滤波；结果分析：1.直方图处理：⑴显示原图直方图以及原图：代码：>> imread('');>> imshow(f);>> imhist(f);原图以及原图直方图为：⑵直方图均衡化：代码：>> f=imread('');>> n=imnoise(f);>> imwrite(n,'');>> [thr,sorh,keepapp] = ddencmp('den','wv',im2double(n));>> r=wdencmp('gbl',im2double(Noise),'sym2',2,thr,sorh,keepapp); >> r=wdencmp('gbl',im2double(n),'sym2',2,thr,sorh,keepapp);>> imwrite(r,'');>> imshow(f);现在的图片以及直方图为：结论：直方图均衡化是图像处理领域中利用图像直方图对对比度进行调整的方法。
这种方法通常用来增加许多图像的局部对比度，尤其是当图像的有用数据的对比度相当接近的时候。
通过这种方法，亮度可以更好地在直方图上分布。
这样就可以用于增强局部的对比度而不影响整体的对比度，直方图均衡化通过有效地扩展常用的亮度来实现这种功能。
2.灰度变换：代码：>> f=imread('');>> n=imnoise(f);>> imwrite(n,'');>> [thr,sorh,keepapp] = ddencmp('den','wv',im2double(n));>> r=wdencmp('gbl',im2double(Noise),'sym2',2,thr,sorh,keepapp); >> r=wdencmp('gbl',im2double(n),'sym2',2,thr,sorh,keepapp); >> imwrite(r,'');>> imshow(f);变换的图像(f为图a，a1为图b,a2为图c，a3为图d)：（图a）（图b）（图c）（图d）结论：一些图片的像素过于集中于中间灰度部分，而其他部分的像素数很少，可以压缩像素数小的部分，扩展像素数集中的部分。
数字图像的频域处理
２ ． ４ 自适应 同态滤波 。 由于大气条件影响 ， 云覆盖是遥感图像的 频域处理是指根据一定的 图像模型 ， 对图像频谱进行不 同程度 最 大干扰 因素 ， 因此去除云噪声对于在图像分析之前 提高图像 质量 是非常重要 的。因为薄云在遥感 图像 中是低频分量 ， 同态滤波可以 修改的技术， 通常作如下假设 ： 用来去除薄 云。传统方法用整个 图像进行处理 ， 不仅耗时而且会破 ｆ １ ） 引起 图像质量 下降的噪声 占频谱的高频段； 坏无云 区域 。文献 ４提出了一种 自适应 同态滤波方法 。首先用 （ ２ ） 图像边缘 占高频段 ； Ｌ Ｉ Ｓ Ａ分析法提取云覆盖区域 ，然后通过计算 Ｄ Ｎ值来确定云厚度 ， （ ３ １ 图像 主体或灰度缓变区域 占低频段 。 基 于这些假设 ， 可 以对 频谱 的各个频段进行有选择性 的修改 。 和不同的截取频率 ，最后用 同态 滤波器用不 同的截 止频率进行 滤 二维正交变换是 图像处理 中常用 的变换， 其 特点是变换结果 的能量 波 。 分布向低频成份方 向集 中，图像的边缘，线条在高频成份上得到反 ２ ． ５ 图像编码 。压缩 的基本思想是正确表示图像时试图减少每 映， 因此正交变换在图像处理 中得到广泛运用。Ｆ Ｏ Ｕ Ｒ Ｉ Ｅ Ｒ作为一种 像 素的位数 ，图像压缩在大型医学 图像 和卫 星图像 中需求非 常大 ， 典型 的正交变换 ， 在数学上有 比较成熟和快速 的处理方法 。一般上 表现在存储代价和传输效率上 。编码 策略分为有损和无损类型。无 认为空 域的平滑处理对应 于频域的低通滤波而 空域 的锐化 处理对 损编码通常压缩率 比较低 ， 比如霍夫曼和算术编码 。基于傅里叶变 应 于高通滤波 。在压缩 编码 上往往舍弃高频分 量 的系数来 实现压 换的压缩方法 ， Ｄ Ｃ Ｔ或 Ｄ Ｆ Ｔ在研究低频 自然 图像时是有效率的。但 缩。 是这些变换 的很 多缺点是基函数很 长。 这在高精度下的低频 系数编 ２ 频域 图像 处理最新研究与应用 码上没有很 大问题 。 但是 ， 高频分量系数是粗糙量化的 ， 导致 图像重 ２ ． １图像融合与高通滤波 。一些 商用地球观测卫星带有 双分辨 建时边界质量会 比较低 。尖锐 的边界是用很多系数来表示 的， 全 部 率传感器 ， 能够提供空 间上全色 的高分辨率 图像 和多谱低分辨率 图 保 留才能有很高的保 真度 。 另外 ， 图像一般是非平稳的 ， 不 同区域有 像 。图像融合技术 用来将高分辨率谱 图像 和高分辨 率空间 图像 集 不 同的统计特性 ， 全部变换会损失非平稳 性 ， 在压缩效果上并不好 。 成， 产生 的融合图像既有谱 的高分辨 率也 有空间高分辨率。一些 图 文献 ５比较 了 Ｄ Ｃ Ｔ和小波在 图像编码 中的性能嗍 ， 实验 表明两种方 像融合方 法包 括 Ｉ Ｈ Ｓ ， Ｐ Ｃ和 Ｂ Ｔ提供 了优秀 的视 觉高分辨率 的多谱 法都 有能量相对凝结特性。 图像但是忽略了对高质量 的谱信息综合的需 求。 高质量 的谱信息综 ３ 结 论 合对大多数的基于谱 信号 的遥感应用是非常重要 的。 另一类 图像融 频域方法提供了认识和处理问题的另一种视角 ， 在一个域 中难 合技术 如高通滤波器在将从 空间高分辨率 多色图 中高频分 量注人 以处理 的问题 ， 也许在变 换域 中相对容易解决 ， 或能提 供解决 问题 多谱 图中， 再进行操作 。 这类方法提供 了很少的谱 失真。 实验 表明这 的思路。 本文中的新 的研究动态都是在传 统频域理论 的基础上进行 类方法保持 了谱特性的同事提高了其他性能 。【 １ Ｊ 扩展完善 和应 用 ， 所 以在 平时学习研究 中 ， 不仅要 紧跟最新 的研 究 ２ ． ２图像分辨率增强 与频谱修改 。现在用户对高分辨率的图像 动 向， 也要扎实打好基础 ， 才能更好 的理解解决 问题 的思路和原理 ， 和产 品需求很高 ， 在很多情况 下我们通过手机设 备传输 图像 ， 在传 才能为创新发展提供思路 。 输过程 中高分辨率 的图像通常被压缩以减少传输数据量。 实际上图 参考文献 像 已经被损坏 了，所 以图像分辨率增强技术的研究是非常必要 的。 ［ １ １ ］ Ｍｅ ｔ ｗ ａ ｌ ｌ ｉ ， Ｍ． Ｒ ．Ｉ ｍ ａ ｇ ｅ ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ－ ｐ ａ ｓ ｓ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ．Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ ＆ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ． 图像插值 和高分辨率 图像重建通常是图像放 大的方法 。 文献 ２提出 ａ 了一种通过加 强低 分辨率 图像 的高频 成分来达到增 强 图像分辨 率 ２ ０ １ １ ．Ｉ Ｃ ＣＥ Ｓ ２ ０ ０ ９ ．Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ 的方法 ， 实验 表明这种方法的性能相 比传统 的插值法 能提高 １ ３ — ２ ５ 【 ２ ］ Ｊ ｅ ｏ ｎ ｇ Ｈｏ Ｌ ｅ ｅ ， Ｋ ｉ Ｔ ａ ｅ Ｐ ａ ｒ ｋ ． Ｉ ｍ ａ ｇ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｂ ｙ 个百分点 圆 。 Ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ． ２ ０ １ １ Ｉ ＥＥ Ｅ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ —
空域和频域的概念
空域和频域的概念
空域和频域是信号处理中常用的两个概念。
空域指的是信号在时域中的分布情况，即信号在时间轴上的变化。
频域则指的是信号在频率上的分布情况，即信号中不同频率成分的大小和相位。
在信号处理中，通常需要将信号从时域转换到频域，进行频域分析。
这可以通过傅里叶变换来实现，将时域信号转换为频域信号。
在频域中，可以分析信号的频率成分，找到信号中的主要频率以及频率分量的相对大小。
相对地，在空域中可以分析信号的时域特征，如信号的幅度、周期、峰值等。
空域分析通常用于处理时域信号，如音频、图像等。
空域和频域都是信号处理中非常重要的概念，可以帮助我们更好地理解和处理信号数据。
在实际应用中，根据具体需求选择合适的空域或频域处理方法，可以有效提高信号处理的效率和精度。
- 1 -。
图像平滑处理的空域算法和频域分析
图像平滑处理的空域算法和频域分析1 技术要求对已知图像添加高斯白噪声,并分别用低通滤波器(频域法)和邻域平均法(空域法)对图像进行平滑处理(去噪处理),并分析比较两种方法处理的效果。
2 基本原理2.1 图像噪声噪声在理论上可以定义为“不可预测，只能用概率统计方法来认识的随机误差”。
实际获得的图像一般都因受到某种干扰而含有噪声。
引起噪声的原因有敏感元器件的内部噪声、相片底片上感光材料的颗粒、传输通道的干扰及量化噪声等。
噪声产生的原因决定了噪声的分布特性及它和图像信号的关系。
根据噪声和信号的关系可以将其分为两种形式：（1）加性噪声。
有的噪声与图像信号g(x,y)无关，在这种情况下，含噪图像f(x,y)可表示为f(x,y)=g(x,y)+n(x,y)（2）乘性噪声。
有的噪声与图像信号有关。
这又可以分为两种情况：一种是某像素处的噪声只与该像素的图像信号有关，另一种是某像点处的噪声与该像点及其邻域的图像信号有关，如果噪声与信号成正比，则含噪图像f(x,y)可表示为f(x,y)=g(x,y)+n(x,y)g(x,y)另外，还可以根据噪声服从的分布对其进行分类，这时可以分为高斯噪声、泊松噪声和颗粒噪声等。
如果一个噪声，它的幅度分布服从高斯分布，而它的功率谱密度又是均匀分布的，则称它为高斯白噪声，一般为加性噪声。
2.2 图像平滑处理技术平滑技术主要用于平滑图像中的噪声。
平滑噪声在空间域中进行，其基本方法是求像素灰度的平均值或中值。
为了既平滑噪声又保护图像信号，也有一些改进的技术，比如在频域中运用低通滤波技术。
（1）空域法在空域中对图像进行平滑处理主要是邻域平均法。
这种方法的基本思想是用几个像素灰度的平均值来代替每个像素的灰度。
假定有一幅N*N 个像素的图像f(x,y)，平滑处理后得到一幅图像g(x,y)。
g(x,y)由下式决定式中，x,y=0,1,2,…，N-1；S 是(x,y)点邻域中点的坐标的集合，但其中不包括(x,y)点；M 是集合内坐标点的总数。
往年数字图像处理复习题
【复习要点比较杂，比较乱，总结得比较宽泛，需要各人筛选记忆复习】1.什么是模拟图像与数字图像，二者有什么区别？模拟图像:空间坐标和明暗程度连续变化的、计算机无法直接处理的图像，属于可见图像。
三维空间连续，时间上连续，波谱上连续，可见物理图像。
图像上信息是连续变化的模拟量。
数字图像:用计算机存储和处理的图像，是一种空间坐标和灰度均不连续，以离散数学原理表达的图像，在计算机内部，数字图像表现为二维矩阵属于不可见图像。
区别：模拟图像连续可见，不便于用计算机处理,也不便于图像的储存、传输；数字图像不连续不可见。
2.数字图像处理包括哪几个层次？各层次之间有何区别和联系？数字图像处理层次：①狭义的图像处理；②图像识别与分析；③图像理解。
区别：狭义的图像处理:主要在图像像素级上进行的，是低级处理，处理的数据量非常大，输入输出均为图像，是图像—图像的过程，如图像缩放、图像平滑、对比度增强；图像识别与分析: 通过分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图形式的描述，是中级处理，输入图像，输出提取的特征，是图像—数值或符号的过程，如区域分割、边界检测；图像理解: 根据较抽象的描述进行解析、判断、决策，其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处，是高级处理，输入为图像，输出为规则，是图像—描述及解释的过程，如无人驾驶，自动机器人、模式识别。
联系：随着抽象程度的提高，数据量是逐渐减少的。
具体说来，原始图像数据经过一系列的处理过程，逐步转化为更有组织和用途的信息。
在这个过程中，语义不断引入，操作对象也逐步发生变化。
另外，高层操作对低层操作有指导作用，能提高低层操作的效能，完成复杂的任务。
3.数字图像处理系统由哪些模块组成？各模块起何作用？模块组成：数字图像处理系统由图像输入,图像存储,图像输出,图像通信,图像处理和分析5个模块组成。
各模块作用:图像输入模块：图像输入也称图像采集或图像数字化,它是利用图像采集设备(如数码照相机,数码摄像机等)来获取数字图像,或通过数字化设备(如图像扫描仪)将要处理的连续图像转换成适于计算机处理的数字图像。
数字图像处理数字图像处理第二章(第二讲)空域变换、频率域变换
➢ 从影像到地图的几何校正方法 亮度采样
确定像元亮度值。然而，输入像元值和输出像元坐标 之间没有直接的一一对应关系。校正后的输出影像像元需 要填入一定的亮度值，但该像元栅格并非刚好落在规则行 列坐标上，因此必须采用某种方法来确定校正后输出像元 的亮度值 (BV ) 这一过程称为亮度采样。
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➢ 从影像到地图的几何校正方法 基于坐标转换的空间插值
从影像到地图的校正采用最小二乘法对地面控制点数据 拟合多项式方程，而不需要知道确切的几何误差源。根据 不同的影像畸变，地面控制点数量以及地形投影差，可能 需要建立更高次的多项式对数据进行几何校正。 这里的次 即多项式的最高次幂。
➢ 从影像到地图的几何校正方法
Байду номын сангаас
空间插值方法
这种方法填充从非平面 化影像拟合到具有标准 地图投影影像的输出图 像的矩阵。
x ' a0 a1x a2y y ' b0 b1x b2y
x' 382 .2366 （0.034187 ）x (0.005481 ) y y' 130162 (0.005576 )x (0.0349150 ) y
国家级精品资源共享课
➢ 从影像到地图的几何校正方法
计算逆向映射函数的均方根误差
通过6个坐标转换系数模拟原始影像畸变，可以采用从输出到输 入(逆向)映射方法，将原始影像中的(x， y )像元值转换(重定位)到 输出影像栅格(x， y)中。 但是，在利用这些系数创建校正的输出影 像之前，重要的是要确定，由原始 GCP 数据采用最小二乘回归得到 的这6个系数对输入影像中的几何畸变的校正精度。 最常用的方法 是计算每个地面控制点的 均方根误差。
数字图像处理处理归纳
R( R) G(G) B( B)
CIE 的 R、 G、 B 颜色表示系统： 选用红色 （波长 =700.00nm） 、 绿色 （波长 =546.1nm） 、 蓝色 （波长 =438.8nm） 这 3 种单色光作为表色系统的三基色。 CRT（彩色监视器显示）产生 1lm 的白光（由红绿蓝 3 中基色光相加得到）所需要的三基色的近似值可用亮度方程
) F () e j ( )
F ( ) R 2 ( ) I 2 ( )
( ) arctan
把 （2）二维傅里叶变换对
I ( ) R ( )
F () 叫做 f ( x ) 的傅里叶幅度谱，而 ( ) 叫相位谱。
傅里叶变换可推广到二维函数。如果二维函数 f ( x, y ) 满足狄里赫莱条件，则有下面二维傅里叶变换对存在：
1lm(白光)=0.30lm(红)+0.59lm(绿)+0.11lm(蓝)， 来表示： 由公式可见， 产生白光是三基色的比例关系不等，
为克服这一缺点，使用三基色单位制（T 单位制） （T 单位制认为白光是由等量的三基色组成） ，亮度方程改写成：
1lm(W)=1T(R )+1T(G)+1T(B)
7.傅里叶变换（广泛应用于频谱分析） （考点：傅里叶一维变换对、二维变换对，一维离散和二维离散）
扭曲校正，周长、面积、体积计算等。其中图像配准问题是十分重要的处理方法之一。
②算术处理：对图像施以+、-、×、÷等运算，对医学图像的减影处理有显著效果。 ③图像增强：突出图像中感兴趣的信息，而减弱或去除不需要的信息，从而使有用信息得到
加强，便于区分或解释。
④图像复原：主要目的是去掉干扰和模糊，恢复图像的本来面目。典型例子有去噪、去模糊…… ⑤图像重建：数据到图像的处理。输入某种数据，处理结果得到的是图像。典型应用有 CT、ECT、
请简述空域处理方法和频域处理方法的区别
空域处理方法和频域处理方法是数字图像处理中常用的两种方法。
它们有着各自独特的特点和应用场景。
本文将从原理、应用和区别三个方面对这两种处理方法进行详细比较。
一、原理1. 空域处理方法空域处理方法是指直接对图像的像素进行操作。
它是一种基于图像的原始信息进行处理的方法。
常见的空域处理操作包括亮度调整、对比度增强、图像锐化等。
这些操作都是基于每个像素点周围的邻域像素进行计算和处理的。
2. 频域处理方法频域处理方法是将图像从空间域转换到频率域进行处理。
其基本原理是利用傅里叶变换将图像信号从空间域转换到频率域，然后对频率域的图像进行滤波、增强等处理，最后再利用傅里叶反变换将图像信号转换回空间域。
二、应用1. 空域处理方法空域处理方法适用于对图像的局部信息进行处理，如调整图像的明暗、对比度和色调等。
它可以直接对原始图像进行处理，因此在实时性要求较高的场景下具有一定优势。
2. 频域处理方法频域处理方法适用于对图像的全局信息进行处理，如去除图像中的周期性噪声、增强图像的高频细节等。
由于频域处理方法能够通过滤波等手段对图像进行全局处理，因此在一些需要对图像进行频谱分析和滤波的场景下有着独特的优势。
三、区别1. 数据处理方式空域处理方法是直接对图像的像素进行操作，处理过程直接，但只能处理原始图像信息。
而频域处理方法是将图像信号转换到频率域进行处理，可以更全面地分析和处理图像的频率特性。
2. 处理效果空域处理方法主要用于对图像的局部信息进行处理，因此适合对图像的亮度、对比度等进行调整。
而频域处理方法主要针对图像的全局信息进行处理，能够更好地处理图像的频率特性，如滤波、增强等。
3. 处理速度空域处理方法直接对原始图像进行处理，处理速度较快；而频域处理方法需要将图像信号转换到频率域进行处理，处理速度相对较慢。
空域处理方法和频域处理方法分别适用于不同的处理场景。
空域处理方法主要用于对图像的局部信息进行处理，处理速度较快；而频域处理方法主要用于对图像的全局信息进行处理，能够更全面地分析和处理图像的频率特性。
空域和频域滤波法
实验图像的滤波增强处理实验目的1了解空域增强的基本原理2掌握平滑滤波器和锐化滤波器的使用3掌握图像中值滤波增强的使用4了解频域增强的基本原理5掌握低通滤波器和高通滤波器的使用实验原理1．空域增强空域滤波是在图像空间中借助模板对图像进行领域操作，处理图像每一个像素的取值都是根据模板对输入像素相应领域内的像素值进行计算得到的。
空域滤波基本上是让图像在频域空间内某个范围的分量受到抑制，同时保证其他分量不变，从而改变输出图像的频率分布，达到增强图像的目的。
空域滤波一般分为线性滤波和非线性滤波两类。
线性滤波器的设计常基于对傅立叶变换的分析，非线性空域滤波器则一般直接对领域进行操作。
各种空域滤波器根据功能主要分为平滑滤波器和锐化滤波器。
平滑可用低通来实现，平滑的目的可分为两类：一类是模糊，目的是在提取较大的目标前去除太小的细节或将目标内的小肩端连接起来；另一类是消除噪声。
锐化可用高通滤波来实现，锐化的目的是为了增强被模糊的细节。
结合这两种分类方法，可将空间滤波增强分为四类：1）线性平滑滤波器（低通）2）非线性平滑滤波器（低通）3）线性锐化滤波器（高通）4）非线性锐化滤波器（高通）空间滤波器都是基于模板卷积，其主要工作步骤是：1（1）将模板在图中移动，并将模板中心与图中某个像素位置重合；2（2）将模板上的系数与模板下对应的像素相乘；3（3）将所有乘积相加；（4）将和（模板的输出响应）赋给图中对应模板中心位置的像素。
1.1平滑滤波器线性低通平滑滤波器也称为均值滤波器，这种滤波器的所有系数都是正数，对3×3 的模板来说，最简单的是取所有系数为1，为了保持输出图像任然在原来图像的灰度值范围内，模板与象素邻域的乘积都要除以9。
MATLAB 提供了fspecial 函数生成滤波时所用的模板，并提供filter2 函数用指定的滤波器模板对图像进行运算。
函数fspecial 的语法格式为：h=fspecial(type)h=fspecial(type,parameters)其中参数type 指定滤波器的种类，parameters 是与滤波器种类有关的具体参数。
空域处理方法和频域处理方法的区别
空域处理方法和频域处理方法是数字图像处理中常用的两种处理方式，它们在处理图像时具有不同的特点和优势。
本文将对这两种处理方法进行比较和分析，探讨它们的区别和应用场景。
一、空域处理方法1. 空域处理方法是指直接对图像的像素进行处理，通过对图像的像素值进行加减乘除等操作，来实现对图像的处理和增强。
2. 空域处理方法的优势在于简单直观，操作方便。
常见的空域处理方法包括灰度变换、直方图均衡化、平滑滤波、锐化滤波等。
3. 空域处理方法的缺点是无法充分利用图像的局部特征和频域信息，对某些复杂的图像处理任务效果不佳。
二、频域处理方法1. 频域处理方法是指将图像转换到频域进行处理，通过对图像的频谱进行操作，来实现对图像的处理和增强。
2. 频域处理方法的优势在于能够充分利用图像的频域信息，对图像进行更加精细和复杂的处理。
常见的频域处理方法包括傅里叶变换、频谱滤波、离散余弦变换等。
3. 频域处理方法的缺点是操作复杂，需要进行频域变换和逆变换，计算量大，处理过程较为繁琐。
三、空域处理方法和频域处理方法的区别1. 原理差异：空域处理方法是直接对图像的像素进行处理，而频域处理方法是将图像转换到频域进行处理。
2. 应用范围差异：空域处理方法适用于简单的图像处理和增强任务，频域处理方法适用于对图像进行精细和复杂的处理。
3. 操作难易度差异：空域处理方法操作简单直观，频域处理方法操作复杂繁琐。
四、空域处理方法和频域处理方法的应用场景1. 空域处理方法适用于对图像进行一些简单的增强和处理，如亮度调整、对比度增强、边缘检测等。
2. 频域处理方法适用于对图像进行复杂的增强和处理，如去除噪声、图像复原、频谱滤波等。
在实际的图像处理任务中，根据具体的处理要求和效果需求，可以灵活选择空域处理方法和频域处理方法，以达到最佳的处理效果。
总结：空域处理方法和频域处理方法在数字图像处理中各有优势和特点，应用于不同的处理场景和任务中。
了解和掌握这两种处理方法的区别和优势，能够更好地进行图像处理和增强，提高处理效率和质量。
《数字图像处理教学课件》第5章空域点处理方法
a. A chest X-ray
image
b. Result of
Butterworth high
pass filtering
c. Result of high-
frequency
emphasis
filtering
d. Result of
performing
histogram
equalization on
(c)
对比度拉伸
()b
=
=
s+
T
r
ar
17
Original
S=1.0-r 或s=255-r
非线性点运算
（1）对数变换：对数变换的一般表达式为：
s = c log(1 + r)
低灰度区扩展，高灰度区压缩。
（2）幂变换：幂变换的一般形式为：
高灰度区扩展，低灰度区压缩。
γ
cr s =
(a) 航拍图像(b)灰度化结果(c)增强结果
表示灰度级为
表示图像中像素的总数
◆实例分析：
图像较暗且不清晰
直方图表现为统计结果集中在灰度值比较低的区域，多数像素的灰度值之间差异不大。
要增加图像的清晰度，可以通过增加像素之间的灰度差实现。
常采用直方图均衡化方法来对图像进行处理。
直方图均衡化。
图像平滑处理的空域算法和频域分析
目录1 技术要求 (1)2 基本原理 (1)2.1 图像平滑 (1)2.2 图像噪声 (1)2.3 噪声处理 (1)3 建立模型描述 (1)4 源程序代码 (3)4.1 邻域平均法源程序 (3)4.2 低通滤波法源程序 (4)5 调试过程及结论 (5)6 心得体会 (8)7 参考文献 (8)图像平滑处理的空域算法和频域分析1 技术要求对已知图像添加高斯白噪声，并分别用低通滤波器和邻域平均法对图像进行平滑处理，并分析比较两种方法处理的效果。
2 基本原理2.1 图像平滑图像平滑的目的之一是消除噪声，其二是模糊图像。
在提取大目标之前去除小的细节或弥合目标间的缝隙。
从信号频谱角度看，信号缓慢变化的部分在频率域表现为低频，而迅速变化的部分变现为高频。
对图像而言，它的边缘，跳跃以及噪声等灰度变化剧烈的部分代表图像的高频分量，而大面积背景区和灰度变化区域代表图像低频分量。
因此，可以通过低通滤波即减弱或消除高频分量而不影响低频分量来是想图像平滑。
2.2 图像噪声噪声可以理解为“妨碍人们感觉器官对所接受的信信息理解的因素”。
也可以理解为不可预测的，只能用概率统计方法来认识的随机误差。
噪声可以借用随机过程及其概率密度函数来描述，通常用其数字特征，如均值，方差等。
2.3 噪声处理(1) 领域平均法领域平均法的思想是用像素及其指定领域内像素的平均值或加权平均值作为该像素的新值，以便去除突变的像素点，从而滤除一定的噪声。
(2) 低通滤波法低通滤波器允许低频成分通过，而抑制高频成分。
因此它能够去除图像的噪声，实现图像平滑作用。
当然这必然会引起图像模糊。
常用的是低通巴特沃斯滤波器。
3 建立模型描述1 领域平均法程序一开始利用函数imread（）将源图片读入，然后利用函数rgb2gray （）将其转换成灰度图像再利用函数Imnoise（）给图像添加高斯白噪声，再利用函数filter2（）分别分别生成3*3,5*5,7*7,9*9模板，并利用这些模板对灰度图像进行平滑处理，最后将灰度图像及处理后的图像全部输出，其流程图如图1所示。
遥感数字图像第六章
用所得结果代替原中心点的值；
M
N
W
f(x,y)
返回
中值滤波法
前面使用的邻域平均法属于低通滤波的处理方法。它在抑制噪声的同时使图像变得模糊，即图像的细节(例如边缘信息)被削弱，如果既要抑制噪声又要保持细节可以使用中值滤波。
工作步骤
将窗口在图中移动；
我们可以根据窗口内各点的灰度确定f(x,y)的新值。
窗口S就称为f(x,y)的邻域
邻域平均法是简单的空域处理方法。这种方法的基本思想是用几个像素灰度的平均来代替一个像素原来的灰度值，实现图像的平滑。
有一幅图像图像：
M
N
S
f(x,y)
在图像中为了获取f(x,y)的新值则开一个MN的窗口S
简单平均法：
在此算法中，M,N的值不宜过大，因为M,N值的大小对速度有直接影响，且M,N值越大变换后的图像越模糊,特别是在边缘和细节处。
设图像像素的灰度值为f(x,y)，取以其为中心的MN大小的窗口，用窗口内各像素灰度值代替f(x,y)的值，即：
噪声是随机不相关的，如果窗口内各点的噪声是独立等分布的，经过这种方法平滑后，信噪比可提高 倍。
邻域平均法（线性的）和中值滤波法（非线性的）
图像平滑滤波技术
邻域平均法（均值滤波） 一幅图像往往受到各种噪声源的干扰（如电传感器和传输误差等），这种噪声常常为一些孤立的像素点，它们像雪花使图像被污染，噪声往往是叠加在图像上的随机噪声,而图像灰度应该相对连续变化的，一般不会突然变大或变小，这种噪声可以用邻域平均法使它得到抑制。
规定化后的直方图)
01
02
03
04
rk
Pr（r k）
空域和频域图像处理增强
空域和频域图像处理增强实验目的：1.熟悉Matlab处理图像的基本原理，并熟练地运用进行一些基本的图像操作；2.能够用Matlab来进行亮度变换，直方图处理以及一些简单的空间滤波；实验内容：去噪，灰度变换，直方图处理，空域和频域平滑锐化，同态滤波；结果分析：1.直方图处理：⑴显示原图直方图以及原图：代码：>> imread('hui.jpg');>> imshow(f);>> imhist(f);原图以及原图直方图为：⑵直方图均衡化：代码：>> f=imread('test2.jpg');>> n=imnoise(f);>> imwrite(n,'n.tif');>> [thr,sorh,keepapp] = ddencmp('den','wv',im2double(n));>> r=wdencmp('gbl',im2double(Noise),'sym2',2,thr,sorh,keepapp);>> r=wdencmp('gbl',im2double(n),'sym2',2,thr,sorh,keepapp);>> imwrite(r,'r.tif');>> imshow(f);现在的图片以及直方图为：结论：直方图均衡化是图像处理领域中利用图像直方图对对比度进行调整的方法。
这种方法通常用来增加许多图像的局部对比度，尤其是当图像的有用数据的对比度相当接近的时候。
通过这种方法，亮度可以更好地在直方图上分布。
这样就可以用于增强局部的对比度而不影响整体的对比度，直方图均衡化通过有效地扩展常用的亮度来实现这种功能。
空域滤波和频域滤波的实现及比较
里仁学院课程设计说明书题目：空域滤波和频域滤波的实现及比较学院（系）：里仁学院年级专业：09工业自动化仪表2班学号： 09学生姓名：苏胜指导教师：赵彦涛、程淑红教师职称：讲师、副教授燕山大学课程设计（论文）任务书学号0120 学生姓名苏胜专业（班级）09工业自动化仪表2班设计题目5空域滤波和频域滤波的实现及比较设计技术参数要求用不同的滤波器分别实现图像的空域和频域滤波，然后比较结果。
设计要求数字信号处理中，图像的空域滤波和频域滤波可以实现相同的目的，用不同的滤波器实现其空域和频域滤波，然后比较其结果。
要求用不同的滤波器同时实现图像的空域和频域滤波。
设计中应具有自己的设计思想、设计体会。
工作量1周工作计划周一：分析题目，查阅相关资料，熟悉MATLAB程序设计方法。
周二至周三：方案设计周四：编写程序代码、调试、运行周五：答辩考核参考资料1.数字图像处理学电子工业出版社贾永红 20032.数字图像处理（Matlab版）电子工业出版社冈萨雷斯 20063.其他数字图像处理和matlab编程方面的书籍及相关学习资料指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2012年6 月29日燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：成绩：指导教师：2012年6月29 日答辩小组评语：成绩：评阅人：2012年6月29 日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：2012年6月29 日目录第一章摘要 (1)第二章引言 (2)第三章空域滤波和频域滤波 (3)3.1 空域滤波器的设计 (3)3.1.1 空域低通滤波器 (3)3.1.2 空域高通滤波器 (5)3.2 时域滤波器的设计 (5)3.2.1 时域低通滤波器 (6)3.2.2 时域高通滤波器 (6)3.3空域与时域滤波的比较 (12)第四章心得体会 (15)第五章参考文献 (16)一、摘要此次课程设计是在MATLAB软件下进行数字滤波技术的仿真分析，有助于我对数字图像处理技术的分析和理解。
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空域处理方法和频域处理方法是数字图像处理中常见的两种基本处理
方法，它们在处理图像时有着不同的特点和适用范围。
下面将从原理、应用和效果等方面对两种处理方法进行简要介绍，并对它们的区别进
行分析。
一、空域处理方法
1. 原理：空域处理是直接对图像的像素进行操作，常见的空域处理包
括图像增强、平滑、锐化、边缘检测等。
这些处理方法直接针对图像
的原始像素进行操作，通过像素之间的关系来改变图像的外观和质量。
2. 应用：空域处理方法广泛应用于图像的预处理和后期处理中，能够
有效改善图像的质量，增强图像的细节和对比度，以及减轻图像的噪声。
3. 效果：空域处理方法对图像的局部特征和细节有很好的保护和增强
作用，能够有效地改善图像的视觉效果，提升图像的清晰度和质量。
二、频域处理方法
1. 原理：频域处理是通过对图像的频率分量进行操作，常见的频域处
理包括傅立叶变换、滤波、频域增强等。
这些处理方法将图像从空间
域转换到频率域进行处理，再通过逆变换得到处理后的图像。
2. 应用：频域处理方法常用于图像的信号处理、模糊去除、图像压缩
等方面，能够有效处理图像中的周期性信息和干扰信号。
3. 效果：频域处理方法能够在频率域对图像进行精细化处理，提高图
像的清晰度和对比度，对于一些特定的图像处理任务有着独特的优势。
三、空域处理方法和频域处理方法的区别
1. 原理不同：空域处理方法直接对图像像素进行操作，而频域处理方
法是通过对图像进行频率分析和变换来实现图像的处理。
2. 应用范围不同：空域处理方法适用于对图像的局部特征和细节进行
处理，而频域处理方法适用于信号处理和频率信息的分析。
3. 效果特点不同：空域处理方法能更好地保护和增强图像的细节和对
比度，频域处理方法能更好地处理图像中的周期性信息和干扰信号。
空域处理方法和频域处理方法是数字图像处理中常用的两种处理方法，它们在原理、应用和效果等方面有着不同的特点和适用范围。
在实际
应用中，可以根据图像的特点和处理需求选择合适的方法，以获得更
好的处理效果。
对于数字图像处理领域来说，空域处理方法和频域处
理方法都是不可或缺的重要技术手段。
它们各自有着独特的优势和适
用范围，能够在不同的图像处理任务中发挥重要作用。
下面将从图像处理的实际应用、算法复杂度和处理效果等方面对空域处理方法和频域处理方法进行深入探讨。
一、图像处理的实际应用
空域处理方法在图像的预处理、去噪和边缘检测等方面应用广泛。
在图像预处理中，可以通过空域滤波对图像进行平滑处理，去除噪声和细微的干扰，使得后续处理能更加稳定和准确。
在边缘检测中，空域处理方法能够有效地检测出图像中的边缘和轮廓，帮助人们更好地理解图像的结构和内容。
而频域处理方法则常用于图像的压缩、恢复和模糊去除等方面。
在图像压缩中，频域处理方法能够通过滤波和变换等手段压缩图像文件的大小，从而在存储和传输时能够节省空间和带宽。
在图像恢复中，频域处理方法能够通过滤波去除图像中模糊和失真，恢复图像的原始信息和质量。
二、算法复杂度比较
空域处理方法的算法复杂度通常较低，处理速度较快。
因为空域处理方法是直接对图像像素进行操作，处理过程相对简单，不需要进行频率变换和频谱分析。
这使得空域处理方法在实时性要求较高的应用场
景中有着很好的表现，能够快速进行图像处理和响应用户需求。
而频域处理方法的算法复杂度较高，处理速度相对较慢。
因为频域处
理方法需要先进行频率变换将图像转换到频域，然后进行频域分析和
处理，最后再通过逆变换将处理后的图像转回空域。
这一系列的复杂
运算需要消耗大量的计算资源和时间，因此频域处理方法在实时性要
求较高的场景中可能存在一定的局限性。
三、处理效果的比较
空域处理方法在保护和增强图像的局部特征和细节方面有着较好的效果。
因为空域处理直接操作图像像素，能够更加精细地改变图像的亮度、对比度和颜色等属性，从而使得图像的细节更加清晰和突出。
频域处理方法则在处理图像的周期性信息和干扰信号方面有着较好的
效果。
通过频域分析和滤波处理，能够有效消除图像中的噪声和干扰，提高图像的信噪比和清晰度，使得图像更加锐利和真实。
尽管空域处理方法和频域处理方法各自有着不同的优势和适用范围，
但在实际图像处理中往往需要综合考虑两者的特点，灵活选择合适的
处理方法来完成特定的图像处理任务。
在图像的预处理中，可以先利
用空域处理方法进行去噪和增强，然后再利用频域处理方法进行压缩
和频率分析，以获得更好的处理效果。
空域处理方法和频域处理方法在数字图像处理中各有其独特的优势和
适用范围，能够在不同的图像处理任务中发挥重要作用。
通过深入理
解和合理应用这两种处理方法，能够更好地满足实际图像处理的需求，提高图像处理的效率和质量。
希望在未来的研究和应用中，空域处理
方法和频域处理方法能够得到进一步的发展和完善，为数字图像处理
技术的发展做出更多的贡献。