作為大學生,你竟然不懂得傅立葉變換

2021-01-11 小舟課堂

傅立葉變換能將滿足一定條件的某個函數表示成三角函數(正弦和/或餘弦函數)或者它們的積分的線性組合。在不同的研究領域,傅立葉變換具有多種不同的變體形式,如連續傅立葉變換和離散傅立葉變換。

作為一個大學生,這是你應該具備的最基本的知識,如果你還不懂,就趕快跟著小編的思路,來學一學傅立葉變換吧!

一.

為了方便理解傅立葉變換,首先,我調用了zeros()函數返回一個900乘900的矩陣,然後對一個矩形區域進行1的賦值,得到了一個簡單的圖像,即原始圖像1。

1.原始圖像1在中間區域有一個白色的的矩形,經過傅立葉變換,得到的頻譜以原點為中心,沿X軸方向及Y軸方向特別明亮,表明了窗口邊緣處為高頻區域,原點周邊為低頻區域,這正好與原始圖像1中的白色矩形的邊與X軸和Y軸平行相對應。

2.將原始圖像1進行平移之後,就得到了原始圖像2,再對其進行傅立葉變換,得到的頻譜與圖像1頻譜特點相同,這表明了空間域中矩形的平移並不影響其對應的頻譜。

3.將原始圖像1正向旋轉15度之後,就得到了原始圖像3,再對其進行傅立葉變換,得到的頻譜圖像表現為:以原點為中心,與X軸方向成15度角的X『軸和與Y軸成15度角的Y』軸方向的區域特別明亮,這與經過旋轉後的原始圖像3的矩形正好相對應,這表明了頻譜隨著矩形的旋轉而旋轉相同的角度。

二.

為了對傅立葉變換進行深層次的理解,我將一幅圖像進行不同的處理,得到三幅不同的圖像,比較他們的原始圖像的不同及對應的頻譜的不同。

1.原始圖像4的中央為一個白色的人形雕塑,沿Y軸方向灰度變化緩慢;其周圍為暗色甚至為黑色的背景,灰度變化迅速。經過傅立葉變換,得到的頻譜在Y軸方向為明亮的白色部分,其他各方向顏色為接近黑色,與原始圖像沿Y軸方向灰度變化緩慢、沿其他方向灰度變化快相對應,說明了傅立葉變換後的白色部分是灰度變化緩慢的特性,黑色部分是灰度變化快的特性。

2.將原始圖像4頻譜中心明亮部分保留,其他部分去掉,得到的原始圖像5圖像變得模糊,細節丟失,但是有可見的輪廓,有灰度的變化,說明了頻譜中較暗區域與空間域圖像的細節有重要關聯。

3.將原始圖像4頻譜中心明亮部分去掉,其他部分保留,得到的原始圖像6圖像保留著圖像的細節,但是整張圖像的灰度變化不明顯,說明了頻譜中明亮的區域與空間域圖像的灰度變化有重要關聯。

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