2020-10-11
100
Лабораторная работа «Цифровая фильтрация изображений» включет в себя:
1) домашнюю подготовку с изучением материалов по основам цифровой фильтрации.
2) выполнение лабораторной работы на подготовленном стенде с запущенной программой по фильтрации изображений.
3) сравнительный анализ работы используемых фильтров. (в виде таблицы).
4) ответы на контрольные вопросы.
5)оформление отчета.
Порядок выполнения домашней подготовки.
При домашней подготовке в первую очередь необходимо изучить следующий материал:
1) Введение в основы цифровой фильтрации:
2) Принцип построения изображения (изображение как двумерный массив данных)
3) Пространственная фильтрация, виды фильтров (линейный, медианный, ранговый), понятие апертуры фильтра, ее размеров и влияние на качество обработки изображения.
4) Частотная фильтрация, виды фильтров (НЧФ, ВЧФ, ПФ). Принципы БПФ, ОБПФ.
В домашней подготовке должны присутствовать следующие схемы и рисунки:
1) Алгоритм наложения маски фильтра(апертуры) на двумерную матрицу изображения. Последовательный построчный проход апертуры вдоль всей матрицы.
Пример для апертуры размера 3х3:
| 1 | 1 | 1 | |||||||
| 1 | 0 | 1 | |||||||
| 1 | 1 | 1 | |||||||
| 1 | 1 | 1 | |||||||
| 1 | 0 | 1 | |||||||
| 1 | 1 | 1 | |||||||
2) Алгоритм принятия решения о выборе цвета центрального пикселя в апертуре при линейной пространственной фильтрации.
Пример для «проколотой» апертуры размера 3х3:
| 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
(2.10)
Смысл этого выражения заключается в том, что если все соседние с центральным пиксели «голосуют» в пользу 0, центральный пиксель устанавливается в 0. Если все соседние пиксели «голосуют» в пользу 1, центральный пиксель устанавливается в 1. Если соседи не «голосуют» единогласно, центральный пиксель остается без изменений.
3) Пример собственной(!) линейной апертуры (размера не более 9х9 элементов)
Пример матрицы размера 5х5:
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
4) Составить, в зависимости от номера бригады, алгоритм пространственной фильтрации изображения для изучаемых в работе фильтров.
Таблица 2
| Бригада №1 | Бригада №2 | Бригада №3 | Бригада №4 | Бригада №5 |
| Градиент фильтр | Гауссов фильтр | Фильтр Лапласа | Сглаживающий фильтр | Медианный фильтр |
5) Приведите классификацию цифровых фильтров по типу импульсной характеристики. Запишите формулы для передаточных функций этих фильтров. Проведите следующие расчеты:
Найти особые точки передаточной функции (нули и полюсы) и изобразить примерный вид АЧХ проектируемого фильтра:
Таблица 3
|
№ бри-гады
|
Тип фильтра
| Характерные частоты, кГц | Ампл. параметры, дБ | |||||
| fС1 | f C2 | f З1 | f З2 | fn | Hc | Нз | ||
| 1 | ФНЧ | 1,5 | -------- | 3,0 | ------- | 8,0 | -3 | -40 |
| 2 | ФВЧ | 3,0 | -------- | 1,5 | ------- | 8,0 | -3 | -40 |
| 3 | ФНЧ | 0,1 | --------- | 0,3 | ------- | 1,0 | -3 | -20 |
| 4 | ФНЧ | 0,1 | --------- | 0,4 | ------- | 1,0 | -3 | -30 |
| 5 | ФВЧ | 1,0 | ---------- | 0,3 | -------- | 5,0 | -3 | -30 |
| 6 | ПФ | 0,275 | 0,325 | 0,125 | 0,8 | 4,0 | -3 | -20 |
Рассчитать дискретную импульсную характеристику (ДИХ) фильтров:
Таблица 4
| № бригады | Тип фильтра |
Частоты среза | Кол-во отсчетов ДИХ, N | «Оконные» функции» | |
| Фс1 | Фс2 | ||||
| 1 | ФНЧ | π/4 | - | 18 | Ганна, Хэмминга |
| 2 | ФВЧ | π /2 | - | 18 | Ланцоша, Хэмминга |
| 3 | ПФ | π /4 | 3 π /4 | 19 | Бартлета, Ганна |
| 4 | ФВЧ | π /4 | - | 20 | Ланцоша, Ганна |
| 5 | ФНЧ | π /2 | - | 17 | Бартлета, Ганна |
| 6 | ФВЧ | 3 π /4 | - | 16 | Ганна, Блэкмана |
