以去除周期噪声为例来直观认识一下什么是滤波器。周期噪声有多种原因产生,例如图像获取系统中的电子元件等,我们是人为给图像的1/4区域添加的周期噪声。先直观感受下去噪的效果
(1)原图 (2)周期噪声图 (3)滤波器 (4)滤波处理的图像
图(3)是带阻滤波器,黑色部分是不能通过的频率部分,中间白色和外围是允许通过的频率部分,这样就可以去除噪声部分,当然,有的时候是要通过实验找出噪声的频率范围。图(4)为结果,可以看到,图像的周期噪声被很大程度的去除了,不过因为我是设置的带阻滤波器中心频率为50,宽度为5,所以图像被模糊的也有点厉害,我们可以只针对图像的噪声部位进行滤波,或者采用别的参数进行实验。
现在介绍三种常见的带阻滤波器,我们可以根据需要设置别的滤波器。
(1)理想带阻滤波器
(5) 理想带阻滤波器的频域特性
D0是阻塞频带中心频率到频率原点的距离;W是阻塞频带宽度(本实验为5);D(u,v)是(u,v)点到频率原点的距离,当D(u,v)位于那个凹陷下去的部分时即D0-w/2与D0+w/2之间,图(5)凹下去的部分就是图(3)对应的黑色部分,是不能通过的频率部分。就可以达到去除噪声的目的。但是,因为是在边界处突然变成0的,这用硬件难以实现,用这种带阻滤波器会造成振铃效应。
(2)巴特沃斯带阻滤波器
(6) 巴特沃斯带阻滤波器的频域特性
D0是阻塞频带中心频率到频率原点的距离;W是阻塞频带宽度;D(u,v)是(u,v)点到频率原点的距离,可以看到它的边缘一定程度上不会突变,巴特沃斯是其它两种滤波器之间的过渡,取极值的时候是比较接近的。
(3)高斯带阻滤波器
(7) 高斯带阻滤波器的频域特性
D0是阻塞频带中心频率到频率原点的距离;W是阻塞频带宽度;D(u,v)是(u,v)点到频率原点的距离。
结果分析,本实验采用的是高斯带阻滤波器,图(4)可以看出噪声被很好的去除了,但是用带阻滤波器不能很好的保存图像的细节信息,这是因为由部分信息在频率域位于被阻塞的频段。图像在一定程度上被模糊了,在噪声和图像细节之间不能很好的做取舍。