如何使用快速傅立叶变换法分析图像?


14

我正在学习使用FFT(快速傅立叶变换)方法分析图像。我正在分析的图像附在下面:

摆在草的妇女画象,乔治・马克。 盖蒂图片社 摆在草的妇女画象,乔治・马克。盖蒂图片社

此图片的FFT分析结果如下所示:

在此处输入图片说明

在FFT图像上,低频区域位于图像的中心,而高频区域位于图像的角。有人可以告诉我有关FFT图像的形成吗?例如,为什么会有一条水平的白线穿过中心?另外,为什么FFT图像像“太阳”一样发出光束?


5
请记住,傅立叶变换的结果很复杂-它既包含实部又包含虚部。我认为您已经绘制了FFT结果的幅度,从而掩盖了相位信息。就携带图像数据而言,相位信息至少与幅度一样重要;有关示例,请参见imagemagick.org/Usage/fourier/#fft_partial。简单来说,就是FFT的阶段告诉您原始图像中的特征出现在哪里。
锥杀手2012年

尽管这是一个有趣的问题,但我认为这不适合Photo.SE-这里实际上与摄影无关。问题主要是关于傅立叶变换的性质。我怀疑SE网络中的某个地方有一个不错的住所,但是Photo.SE不是。
菲利普·肯德尔

FFT不适用于图像处理,请尝试小波或余弦变换;)
fortran

对于使用FFT进行图像恢复的技术,我们也有很好的答案。

“为什么会有一条穿过中心的水平白线”-这是因为沿着典型的包含天空的图像的垂直方向存在明显的非常低的频率差异。参见Francesco的答案,其中有详细说明。
doug

Answers:


5

您具有空间坐标(x,y)(原始图像的坐标)的功能。为了清楚起见,假设我们正在谈论原始图像中每个(x,y)点的从0到255的值。变换也是动量坐标(k1,k2)的函数,从0到255。点(0,0)-太阳-对应于原始函数的恒定部分的强度。暂时不要想像它代表图像的事实,就应该像二维条形图之类的那样思考它。该常数是(周期性排列的)图像的平均值。当您从中心前进时,您将以更高的频率采样(正弦和余弦函数的频率增加)。根据原始图像细节的空间分辨率,您可以看到角落(k1频率高,较高的k2频率)是黑色的(也就是说,变换的强度很低),而中央区域较亮,对应于图像细节的“典型”空间长度。如果您拍摄了更规则的物体(网格?)的图片,您将发现一个与您的“典型”长度相对应的“典型” k(例如,这是物理学中用于重建物体特征的过程)水晶)。

中心线对应于沿x方向的各种采样频率沿y方向的平均值。大致恒定:这意味着沿短边的图像平均值与沿长边的采样频率无关。这应该是因为图像在非常集中的空间区域中具有单一特征(女孩)的对称性(水平线)。之所以比较明亮,是因为平均值受天空的影响,而天空通常是均匀且明亮的。

作为练习,您可以尝试在黑暗的背景下为单个/几个轻物体拍照并比较结果。


3

如果您仍在那儿,请访问http://reindeergraphics.com/。他们有一个名为Fovea 4的产品,该产品是用于photoier和其他频域转换的一系列photoshop插件。

实际上,您可以使用傅立叶变换操作对图像进行出色处理,包括:(1)重新聚焦到聚焦图像之外(2)消除图片中的图案噪声,例如半色调遮罩(3)消除重复图案就像通过纱窗或在一张压纹纸上拍照(4)一样,发现图像深深地被噪声掩盖而看不到。(5)在打印页面的图像中找到形状的多次重复出现(例如字母);(6)删除(或添加)运动模糊

---还有更多!您应该检查一下-尽管有上述说明,但它与摄影高度相关,并且在科学和军事图像处理中得到了极大的应用。这种“技术”还发现它已进入诸如Focus Magic之类的主流摄影市场。


我很想看看每一个例子。

0

如果要了解傅立叶变换图像处理,则应先学习基本的傅立叶变换(时域到频域映射),然后再进行二维傅立叶变换。

任意数量的页面都会为您提供概述,例如:

http://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/HIPR2/fourier.htm


我只能说我希望它不会被关闭:)
Francesco 2012年

@Ward感谢您的回复,我正在研究该网站上的内容。
Chuck Wang

@Ward另一个问题。您能告诉我该技术在哪里应用吗?
Chuck Wang

@ChuckWang我不知道...我记得在大学的物理课上做过FT光学实验。我忘记了设置,但是使用激光作为光源和正确的镜头布置,您可以将屏幕放在适当的位置,并查看图像的FT。然后,您可以对图像进行一些图像处理,例如滤除灰尘。
沃德-恢复莫妮卡
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.