基于Matlab的数字图像维滤波软件设计.doc

基于Matlab的数字图像二维滤波软件设计 陈金西 (厦门理工学院电子与电气工程系,福建 厦门 361024) [摘要] 本设计采用Matlab程序，设计数字图像二维滤波平台，用户可任意给定滤波参数及图像，即可观察滤波器特征图像、图像的滤波效果，并可根据需要存储结果。这种可视化处理过程，形象直观便于理解和学习图像处理过程和二维滤波器系统特征。本设计开发目的是给数字图像滤波处理的学习与分析研究提供一个软件平台。 [关键词] 二维滤波器；数字图像；MatLab；仿真；多媒体教学 [中图分类号] TN911.6；TP31 [文献标识码] A The design of the 2-dimension filter for digital image based on Matlab CHEN Jin-xi (Electronic Engineering Department under Xiamen University of Technology,Xiamen 361024,China) Abstract:This design use Matlab language to build a emluating platform of filter for digital image .It may modify a or more parameters to study 2-dimension filter system character.It acts as a tool for analysis and study of filter system design and also as assistant way of multimedia teaching for lessons,i.e.‘digital image processing’,etc. Key words: 2-dimension filter; digital image;matlab;simulation;multimedia teaching 0前言 滤波器的功能是允许某一部分频率的信号顺利通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制。滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带；通带和阻带之间的分界频率称为截止频率理想滤波器在通带内的电压增益为常数，在阻带内的电压增益为零实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围过渡带在通带内的电压增益常数在阻带内的电压增益零D0的频率可以完全不受影响地通过滤波器，而大于D0的频率则完全通不过，如图1所示。理想低通滤波函数：，其中D0为截断频率，是从点(u, v)到频率平面原点的距离。 图1 理想低通滤波器 Fig.1 Ideal lower pass filter 程序算法：输入图像及滤波器设计指标即X、D0；[M,N]=size(x); if D0M/2|D0N/2, errordlg(输入边缘频率太大，请重新输入！);end；filt=zeros(M,N); for i=1:M, for j=1:N, r=sqrt((i-M/2)^2+(j-N/2)^2); if(r=D0),filt(i,j)=1;end; end; end;freq_im=fft2(x); freq_im=fftshift(freq_im); y=(1/(M*N))*freq_im; filt_im=freq_im.*filt;new_freq=ifftshift(filt_im);new_im=ifft2(new_freq,M,N);y1=abs(filt_im);axes(handles.axes1);imshow(x); axes(handles.axes2);imshow(abs(y));axes(handles.axes3);imshow(abs(filt),[]);axes(handles.axes4);imshow(abs(new_im),[]);axes(handles.axes5);imshow(y1/(M*N));程序运行仿真结果如图2所示。 图2 理想低通滤波界面 Fig.2 Ideal lower pass filter interface 程序仿真结果分析：改变滤波半径，仿真结果与图像处理理论相符合。当滤波半径D0越小，理想低通滤波器的平滑作用越明显。但由于频谱中有一个陡峭的波形，它的反变换h(x,y)有强烈的振铃特性，使滤波后图像产生模糊效果，因此这种理想低通滤波在实际应用中不能采用。低通滤波的能量和D0的关系：以理想低通滤波作用于N×N的数字图像，图像总能量为，当理想低通滤波的D0变化时，通过的能量与图像总能量之比是D0