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有梯子的同学可以点击链查看详情。
没有梯子,可以阅读知乎上大佬们的解释,很多答案都很好
简单地说,首先傅里叶变换是一种变换公式,作用是把信号在时域(或者空域)和频域间的转换。不同应用场景具体分类又不一样,比如有时域上的电信号转到频域,这是连续的。有图像的空域变换到频域,这是离散的,即下面要学习的程序例子。
关于图像处理里面的离散傅里叶变换,同样可以看看知乎上面的回答
下面直接上代码
//discrete fourier tranform, 离散傅里叶变换//头文件#include "opencv2/core.hpp" //Core functionality,核心函数相关#include "opencv2/imgproc.hpp" //Image processing, 图像处理相关#include "opencv2/imgcodecs.hpp"//Image file reading and writing, 图像的加载和写出相关#include "opencv2/highgui.hpp" //High-level GUI,图形界面GUI相关#include <iostream>/** * 程序流程 * 1、加载图像,格式为灰度图 * 2、获取图片dft变换的最佳大小 * 3、边框加0的方式填充图片,即非0部分为dft变换的最佳大小 * 4、创建数组储存图像实部虚部,且合并到complexI * 5、傅里叶变换 dft(complexI, complexI) * 6、重新分离实部虚部,并且计算幅度 * 7、将幅度映射到对数域 * 8、以图像中心为原点划分象限,每个象限创建一个ROI * 9、对角象限互换 * 10、显示结果 *///命名空间using namespace cv; using namespace std;//帮助函数,输出程序的信息static void help(void) { cout << endl << "This program demonstrated the use of the discrete Fourier transform (DFT). " << endl //离散傅里叶变换示例 << "The dft of an image is taken and it's power spectrum is displayed." << endl //离散傅里叶变换后显示功率谱 << "Usage:" << endl << "./discrete_fourier_transform [image_name -- default ../data/lena.jpg]" << endl; //默认加载图片路径}int main(int argc, char ** argv) { help(); //获取图像路径(文件名),命令行输入否则默认 const char* filename = argc >=2 ? argv[1] : "../data/lena.jpg"; //加载图像,方式为加载灰度图 Mat I = imread(filename, IMREAD_GRAYSCALE); //检查是否成功加载 if( I.empty()){ cout << "Error opening image" << endl; return -1; }//! [expand] Mat padded; //expand input image to optimal size, 将输入图像扩展到最佳大小 int m = getOptimalDFTSize( I.rows ); int n = getOptimalDFTSize( I.cols ); // on the border add zero values,在边框上添加零值,使用copyMakeBorder函数 copyMakeBorder(I, padded, 0, m - I.rows, 0, n - I.cols, BORDER_CONSTANT, Scalar::all(0));//! [expand]//! [complex_and_real] 实部和虚部 Mat planes[] = {Mat_<float>(padded), Mat::zeros(padded.size(), CV_32F)}; //Mat 数组储存图像的实部和虚部 Mat complexI; merge(planes, 2, complexI); // Add to the expanded another plane with zeros,用零添加到扩展的另一平面//! [complex_and_real]//! [dft] //离散傅里叶变换 dft(complexI, complexI); // this way the result may fit in the source matrix,这种方式的结果可能适合在源矩阵//! [dft] // compute the magnitude and switch to logarithmic scale,计算幅度并映射到对数刻度 //公式 => log(1 + sqrt(Re(DFT(I))^2 + Im(DFT(I))^2)) //! [magnitude] 幅度 split(complexI, planes); // planes[0] = Re(DFT(I), planes[1] = Im(DFT(I)),分离实部和虚部 magnitude(planes[0], planes[1], planes[0]);// planes[0] = magnitude,计算幅度且存放到planes[0] Mat magI = planes[0]; //幅度 //! [magnitude]//! [log] magI += Scalar::all(1); // switch to logarithmic scale,映射到对数刻度 log(magI, magI);//! [log]//! [crop_rearrange]裁剪重新排列 // crop the spectrum, if it has an odd number of rows or columns, 裁剪频谱, 如果它有奇数行或列数 magI = magI(Rect(0, 0, magI.cols & -2, magI.rows & -2)); // rearrange the quadrants of Fourier image so that the origin is at the image center //重新排列傅立叶图像的象限, 使原点位于图像中心 int cx = magI.cols/2; int cy = magI.rows/2; //每个象限新建一个ROI Mat q0(magI, Rect(0, 0, cx, cy)); // Top-Left - Create a ROI per quadrant, 左上,第二象限 Mat q1(magI, Rect(cx, 0, cx, cy)); // Top-Right, 右上,第一象限 Mat q2(magI, Rect(0, cy, cx, cy)); // Bottom-Left,左下,第三象限 Mat q3(magI, Rect(cx, cy, cx, cy)); // Bottom-Right, 右下,第四象限 Mat tmp; // swap quadrants (Top-Left with Bottom-Right),交换左上和右下象限 q0.copyTo(tmp); q3.copyTo(q0); tmp.copyTo(q3); q1.copyTo(tmp); // swap quadrant (Top-Right with Bottom-Left),交换右上和左下象限 q2.copyTo(q1); tmp.copyTo(q2);//! [crop_rearrange]//! [normalize] //归一化,像素值都映射到[0,1]之间 normalize(magI, magI, 0, 1, NORM_MINMAX); // Transform the matrix with float values into a // viewable image form (float between values 0 and 1).//! [normalize] //显示结果 imshow("Input Image" , I ); // Show the result imshow("spectrum magnitude", magI); waitKey(); return 0; }/** * 要点总结: * 加载图片格式为灰度图 * getOptimalDFTSize()函数获取最佳大小 * copyMakeBorder()加框函数 * 实部虚部 * merge()合并函数 * dft()函数 * 幅度公式sqrt(Re(DFT(I))^2 + Im(DFT(I))^2) * split()分离函数 * magnitude()计算幅度 * log()对数函数 * normalize()归一化函数 * /
下面放上所用函数的声明信息
int cv::getOptimalDFTSize ( int vecsize )
void cv::copyMakeBorder ( InputArray src, OutputArray dst, int top, int bottom, int left, int right, int borderType, const Scalar & value = Scalar() )
void cv::merge ( const Mat * mv, size_t count, OutputArray dst )
void cv::magnitude ( InputArray x, InputArray y, OutputArray magnitude )
softfloat cv::log ( const softfloat & a )
void cv::normalize ( InputArray src, InputOutputArray dst, double alpha = 1, double beta = 0, int norm_type = NORM_L2, int dtype = -1, InputArray mask = noArray() )
作者:芒果浩明
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