一种基于频率域的图像增强方法
【技术领域】
[0001] -种基于频率域的图像增强方法，用于图像处理，属于图像增加方法技术领域。
【背景技术】
[0002] 图像增强是指根据特定的需要突出图像中的重要信息，同时减弱或去除不需要的 信息。从不同途径获取的图像，通过进行适当的增强处理，可以将原本模糊不清甚至根本无 法分辨的原始图像处理成清晰的富含大量有用信息的可使用图像，有效地去除图像中的噪 声、增强图像中的边缘或其他感兴趣的区域，从而更加容易对图像中感兴趣的目标进行检 测和测量。
[0003] 图像增强的早期应用是对宇宙飞船发回的图像所进行的各种处理。到了 70年代， 图像处理技术的应用迅速从宇航领域扩展到生物医学、信息科学、资源环境科学、天文学、 物理学、工业、农业、国防、教育、艺术等各个领域与行业，对经济、军事、文化及人们的日常 生活产生重大的影响。
[0004] 图像增强的目的是增强图像的视觉效果，将原图像转换成一种更适合于人眼观察 和计算机分析处理的形式。它一般要借助人眼的视觉特性，以取得看起来较好的视觉效果， 很少涉及客观和统一的评价标准。增强的效果通常都与具体的图像有关系，靠人的主观感 觉加以评价。
[0005] 计算机图像处理发展历史并不长，始于20世纪60年代，发展至今。现在21世纪 的图像处理技术正要向着高质量化方面发展，实现图像的实时处理，采用数字全息技术使 图像包含最为完整和丰富的信息，实现图像的智能生成、处理、理解和识别。
[0006] 图像增强作为图像处理的重要组成部分，传统的图像增强方法对于改善图像质量 发挥了重要作用。随着对图像增强技术研究的不断深入，新的图像增强方法也不断地涌现。 目前主要是分为传统的图像增强方法、基于多尺度分析的图像增强方法以及数学形态学增 强方法等。
[0007] 由于目前还没有一种通用的衡量图像质量的指标能够用来评价图像增强方法的 优劣，图像增强理论有待进一步完善。也正因如此，图像增强技术的探索具有实验性和多样 性。增强的方法往往也具有针对性，以至于对某类图像效果较好的增强方法未必适用于另 一类图像。在实际情况中，要找到一种有效的方法必须广泛地进行实验，在没有给定图像怎 样被降低质量的先验知识时，要预测某种具体方法的效用是很困难的。所以经常采用的方 法是，使用几组增强技术的组合或使用调节参量的方法。且要想获得一个满意的增强效果， 往往需要人机的交互作用。
【发明内容】
[0008] 本发明针对现有技术的不足之处提供了一种基于频率域的图像增强方法，把图像 看成一种二维信号，对其进行基于二维傅里叶变换的信号增强，采用低通滤波，即只让低频 信号通过法，可去掉图中的噪声；采用高通滤波法，则可增强边缘等高频信号，使得模糊的 图片变得清晰。
[0009] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0010] -种基于频率域的图像增强方法，其特征在于：
[0011] ⑴获取原始图像；
[0012] (2)利用傅立叶变换方法将原始图像空间中的图像转换到频域空间；
[0013] (3)在频域空间中，用转移函数处理频域空间中的图像；
[0014] (4)转移函数处理频域空间中的图像后，将所得结果用反变换得到图像增强。
[0015] 进一步，所述步骤（2)中，利用傅立叶变换方法将原始图像空间中的图像转换到 频域空间的具体步骤如下：
[0016] (21)读取图像；
[0017] (22)将读取的图像矩阵格式进行转换；
[0018] (23)将已进行格式转换的图像矩阵用博立叶变换到频域，即将零点移动到中心；
[0019] (24)对用博立叶变换到频域的图像矩阵进行幅值求解，并对幅值做归一化处理；
[0020] (25)对进行归化处理的图像矩阵进行数据格式转换，显示频谱。
[0021] 进一步，所述步骤（23)中，将已进行格式转换的图像矩阵用博立叶变换到频域可 表示为：
[0022]
[0023]
[0024]
[0025] 式中 X = 0,1，2，…，M - I ;y = 0,1，2，…，N - 1。
[0026] 进一步，所述步骤（3)中，在频域空间中，用转移函数处理频域空间中的图像可表 示为：
[0027] G(u, v) = F (u, v)H(u, v),
[0028] 式中，F(u，v)为含有噪声的原图像的傅里叶变换域；H(u，v)为传递函数；G(u，v) 为经低通滤波后输出图像的傅里叶变换；
[0029] 低通滤波器的传递函数为：
[0030]
[0031] 式中，D(u, V) = (u2+v2)1/2表示点（u, V)到原点的距离，D。表示截止频率点到原点 的距离。
[0032] 进一步，所述步骤（4)中，转移函数处理频域空间中的图像后，将所得结果用反变 换得到图像增强的具体步骤如下：
[0033] (41)获得傅立叶变换矩阵f = ifft2(F);
[0034] (42)求获得傅立叶变换矩阵的实部或模；
[0035] (43)对求得的变换矩阵的实部或模进行数据格式转换，显示图像。
[0036] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0037] -、把图像看成一种二维信号，对其进行基于二维傅里叶变换的信号增强，采用低 通滤波，即只让低频信号通过法，可去掉图中的噪声；采用高通滤波法，则可增强边缘等高 频信号，使得模糊的图片变得清晰；
[0038] 二、将图像看作是一个矩阵，所谓图像变换，就是通过变换矩阵，将图像矩阵变换 成另一个矩阵，变换后的矩阵能得到某些图像的信息，傅立叶变换将空间域与频率域联系 起来，一个空间域的序列通过傅立叶变换得到对应的频域的序列，通过反变换亦能得到原 始的序列；
[0039] 三、运算复杂度低，容易实现并行处理，具有直观的去变形超分辨率机制。
【附图说明】
[0040] 图1为本发明的流程示意图。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0042] 一种基于频率域的图像增强方法，包括如下步骤：
[0043] (1)获取原始图像；
[0044] (2)利用傅立叶变换方法将原始图像空间中的图像转换到频域空间；利用傅立叶 变换方法将原始图像空间中的图像转换到频域空间的具体步骤如下：
[0045] (21)读取图像；
[0046] (22)将读取的图像矩阵格式进行转换；
[0047] (23)将已进行格式转换的图像矩阵用博立叶变换到频域，即将零点移动到中心； 在频率域中的滤波包括以下步骤：①用（-l) x+y乘以输入图像来进行中心变换；②计算经 过第①步中心化处理后图像的DFT，即F(u，v);③把F(u，v)与滤波器传递函数H(u，v)相 乘；④对第③步的结果计算逆DFT ;⑤取第④步结果的实部；⑥用（一 l)x+y第⑤步的结果 以还原滤波后图像的中心点到左上角。
[0048] 将已进行格式转换的图像矩阵用博立叶变换到频域可表示为：
[0049]
[0050] 1，
[0051]
[0052] 式中 X = 0,1，2，…，M - I ;y = 0,1，2，…，N - 1。
[0053] (24)对用博立叶变换到频域的图像矩阵进行幅值求解，并对幅值做归一化处理；
[0054] (25)对进行归化处理的图像矩阵进行数据格式转换，显示频谱。
[0055] (3)在频域空间中，用转移函数处理频域空间中的图像；在频域空间中，用转移函 数处理频域空间中的图像可表示为：
[0056] G (u, v) = F (u, v) H (u, v),
[0057] 式中，F(u, v)为含有噪声的原图像的傅里叶变换域；H(u, v)为传递函数；G(u, v) 为经低通滤波后输出图像的傅里叶变换；
[0058] 低通滤波器的传递函数为：
[0059]
[0060] 式中，D(u, V) = (u2+v2)1/2表示点（u, V)到原点的距离，D。表示截止频率点到原点 的距离。
[0061 ] (4)转移函数处理频域空间中的图像后，将所得结果用反变换得到图像增强。转移 函数处理频域空间中的图像后，将所得结果用反变换得到图像增强的具体步骤如下：
[0062] (41)获得傅立叶变换矩阵f = ifft2(F);
[0063] (42)求获得傅立叶变换矩阵的实部或模；
[0064] (43)对求得的变换矩阵的实部或模进行数据格式转换，显示图像。
【主权项】
1. 一种基于频率域的图像增强方法，其特征在于： (1) 获取原始图像； (2) 利用傅立叶变换方法将原始图像空间中的图像转换到频域空间； (3) 在频域空间中，用转移函数处理频域空间中的图像； (4) 转移函数处理频域空间中的图像后，将所得结果用反变换得到图像增强。2. 根据权利要求1所述的一种基于频率域的图像增强方法，其特征在于：所述步骤（2) 中，利用傅立叶变换方法将原始图像空间中的图像转换到频域空间的具体步骤如下： (21) 读取图像； (22) 将读取的图像矩阵格式进行转换； (23) 将已进行格式转换的图像矩阵用博立叶变换到频域，即将零点移动到中心； (24) 对用博立叶变换到频域的图像矩阵进行幅值求解，并对幅值做归一化处理； (25) 对进行归化处理的图像矩阵进行数据格式转换，显示频谱。3. 根据权利要求1所述的一种基于频率域的图像增强方法，其特征在于：所述步骤 (23)中，将已进行格式转换的图像矩阵用博立叶变换到频域可表示为：式中 x = 0，l，2，…，M-l;y = 0，l，2，…，N-1。4. 根据权利要求1所述的一种基于频率域的图像增强方法，其特征在于：所述步骤（3) 中，在频域空间中，用转移函数处理频域空间中的图像可表示为： G(u, v) = F(u, v)H(u, v), 式中，F(u，v)为含有噪声的原图像的傅里叶变换域；H(u，v)为传递函数；G(u，v)为经 低通滤波后输出图像的傅里叶变换； 低通滤波器的传递函数为：式中，D(u，v) = (u2+v2)1/2表示点（u，v)到原点的距离，D。表示截止频率点到原点的距 离。5. 根据权利要求1所述的一种基于频率域的图像增强方法，其特征在于：所述步骤（4) 中，转移函数处理频域空间中的图像后，将所得结果用反变换得到图像增强的具体步骤如 下： (41) 获得傅立叶变换矩阵f = ifft2(F); (42) 求获得傅立叶变换矩阵的实部或模； (43) 对求得的变换矩阵的实部或模进行数据格式转换，显示图像。
【专利摘要】本发明公开了一种基于频率域的图像增强方法，属于图像增加方法技术领域，把图像看成一种二维信号，对其进行基于二维傅里叶变换的信号增强，采用低通滤波，即只让低频信号通过法，可去掉图中的噪声；采用高通滤波法，则可增强边缘等高频信号，使得模糊的图片变得清晰。本发明包括（1）获取原始图像；（2）利用傅立叶变换方法将原始图像空间中的图像转换到频域空间；（3）在频域空间中，用转移函数处理频域空间中的图像；（4）转移函数处理频域空间中的图像后，将所得结果用反变换得到图像增强。本发明用于图像处理。
【IPC分类】G06T5/00, G06T3/00
【公开号】CN105139362
【申请号】CN201510609791
【发明人】张岱, 齐弘文
【申请人】成都融创智谷科技有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月23日