图像频谱分析
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用FFT对信号做频谱分析傅里叶变换(Fourier Transform)是一种将信号从时域转换到频域的数学方法,可用于信号的频谱分析。
通过傅里叶变换,我们可以将时域上的信号转换为频域上的频谱,帮助我们理解信号的频率组成以及各个频率分量的强弱。
频谱分析是对信号进行频率分析的过程,是了解信号在频域上的特性和频率成分的一种方法。
通过频谱分析,我们可以获得信号的频率分布情况,帮助我们了解信号的频率成分、频率峰值等信息。
在进行频谱分析时,常用的方法之一是采用快速傅里叶变换(FFT)。
FFT是一种高效的算法,能够快速计算离散傅里叶变换(DiscreteFourier Transform)。
下面将详细介绍FFT在频谱分析中的应用。
首先,我们需要将待分析的信号转换为数字信号,并对其进行采样,得到一个离散的信号序列。
然后,使用FFT算法对这个离散信号序列进行傅里叶变换,得到信号的频谱。
在进行FFT之前,需要进行一些预处理工作。
首先,需要将信号进行加窗处理,以减少泄露效应。
加窗可以选择矩形窗、汉宁窗、汉明窗等,不同的窗函数对应不同的性能和应用场景。
其次,需要对信号进行零填充,即在信号序列末尾添加零值,以增加频谱的分辨率。
零填充可以提高频谱的平滑度,使得频域上的分辨率更高。
接下来,我们使用FFT算法对经过加窗和零填充的信号序列进行傅里叶变换。
FFT算法将离散信号变换为离散频谱,得到信号的频率成分和强度。
FFT结果通常呈现为频率和振幅的二维图像,横轴表示频率,纵轴表示振幅。
通过观察频谱图像,我们可以得到一些关于信号的重要信息。
首先,我们可以观察到信号的频率成分,即信号在不同频率上的分布情况。
在频谱图像中,高峰表示信号在该频率上强度较高,低峰表示信号在该频率上强度较低。
其次,我们可以通过峰值的位置和强度来分析信号的主要频率和频率成分。
频谱图像上的峰值位置对应着信号的主要频率,峰值的高度对应着信号在该频率上的强度。
最后,我们还可以通过观察频谱图像的整体分布情况,来获取信号的频率范围和频率分布的特点。
利用Matlab进行频谱分析的方法引言频谱分析是信号处理和电子工程领域中一项重要的技术,用于分析信号在频率域上的特征和频率成分。
在实际应用中,频谱分析广泛应用于音频处理、图像处理、通信系统等领域。
Matlab是一种强大的工具,可以提供许多功能用于频谱分析。
本文将介绍利用Matlab进行频谱分析的方法和一些常用的工具。
一、Matlab中的FFT函数Matlab中的FFT(快速傅里叶变换)函数是一种常用的频谱分析工具。
通过使用FFT函数,我们可以将时域信号转换为频域信号,并得到信号的频谱特征。
FFT 函数的使用方法如下:```Y = fft(X);```其中,X是输入信号,Y是输出的频域信号。
通过该函数,我们可以得到输入信号的幅度谱和相位谱。
二、频谱图的绘制在进行频谱分析时,频谱图是一种直观和易于理解的展示形式。
Matlab中可以使用plot函数绘制频谱图。
首先,我们需要获取频域信号的幅度谱。
然后,使用plot函数将频率与幅度谱进行绘制。
下面是一个示例:```X = 1:1000; % 时间序列Y = sin(2*pi*10*X) + sin(2*pi*50*X); % 输入信号Fs = 1000; % 采样率N = length(Y); % 信号长度Y_FFT = abs(fft(Y)); % 计算频域信号的幅度谱f = (0:N-1)*(Fs/N); % 频率坐标plot(f, Y_FFT);```通过上述代码,我们可以得到输入信号在频谱上的特征,并将其可视化为频谱图。
三、频谱分析的应用举例频谱分析可以应用于许多实际问题中。
下面将介绍两个常见的应用举例:语音信号分析和图像处理。
1. 语音信号分析语音信号分析是频谱分析的一个重要应用领域。
通过对语音信号进行频谱分析,我们可以探索声波的频率特性和信号的频率成分。
在Matlab中,可以使用wavread 函数读取音频文件,并进行频谱分析。
下面是一个示例:```[waveform, Fs] = wavread('speech.wav'); % 读取音频文件N = length(waveform); % 信号长度waveform_FFT = abs(fft(waveform)); % 计算频域信号的幅度谱f = (0:N-1)*(Fs/N); % 频率坐标plot(f, waveform_FFT);```通过上述代码,我们可以获取语音信号的频谱特征,并将其可视化为频谱图。
什么是频谱分析仪,频谱分析仪的工作原理是什么,频谱分析仪怎样使用?什么是频谱分析仪?频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器,用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数,是一种多用途的电子测量仪器。
它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。
现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果,能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。
仪器内部若采用数字电路和微处理器,具有存储和运算功能;配置标准接口,就容易构成自动测试系统。
频谱分析仪的工作原理以及应用方面推广:频谱分析仪的组成及工作原理图1所示为扫频调谐超外差频谱分析仪组成框图。
输入信号经衰减器以限制信号幅度,经低通输入滤波器滤除不需的频率,然后经混频器与本振(LO)信号混频将输入信号转换到中频(IF)。
LO 的频率由扫频发生器控制。
随着LO频率的改变,混频器的输出信号(它包括两个原始信号,它们的和、差及谐波,)由分辨力带宽滤波器滤出本振比输入信号高的中频,并以对数标度放大或压缩。
然后用检波器对通过IF滤波器的信号进行整流,从而得到驱动显示垂直部分的直流电压。
随着扫频发生器扫过某一频率范围,屏幕上就会画出一条迹线。
该迹线示出了输入信号在所显示频率范围内的频率成分。
频谱仪各部分作用及显示信号分析输入衰减器:保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性,以减小失配误差;保护混频器及其它中频处理电路,防止部件损坏和产生过大的非线性失真。
混频器:完成信号的频谱搬移,将不同频率输入信号变换到相应中频。
在低频段(《3GHz)利用高混频和低通滤波器抑制镜像干扰;在高频段(》3GHz)利用带通跟踪滤波器抑制镜像干扰。
本振(LO):它是一个压控振荡器,其频率是受扫频发生器控制的。
其频率稳定度锁相于参考源。
扫频发生器:除了控制本振频率外,它也能控制水平偏转显示,锯齿波扫描使频谱仪屏幕上从左到右显示信号,然后重复这个扫描不断更新迹线。
用FFT对信号作频谱分析快速傅立叶变换(FFT)是一种在信号处理中常用于频谱分析的方法。
它是傅立叶变换的一种快速算法,通过将信号从时间域转换到频域,可以提取信号的频率信息。
FFT算法的原理是将信号分解为不同频率的正弦波成分,并计算每个频率成分的幅度和相位。
具体而言,FFT将信号划分为一系列时间窗口,每个窗口内的信号被认为是一个周期性信号,然后对每个窗口内的信号进行傅立叶变换。
使用FFT进行频谱分析可以得到信号的频率分布情况。
频谱可以显示信号中各个频率成分的强度。
通过分析频谱可以识别信号中的主要频率成分,判断信号中是否存在特定频率的干扰或噪声。
常见的应用包括音频信号处理、图像处理、通信系统中的滤波和解调等。
使用FFT进行频谱分析的步骤如下:1.首先,获取待分析的信号,并确保信号是离散的,即采样频率与信号中的最高频率成分满足奈奎斯特采样定理。
2.对信号进行预处理,包括去除直流分量和任何不需要的干扰信号。
3.对信号进行分段,分段后的每个窗口长度在FFT算法中通常为2的幂次方。
常见的窗口函数包括矩形窗、汉明窗等。
4.对每个窗口内的信号应用FFT算法,将信号从时间域转换到频域,并计算每个频率成分的幅度和相位。
5.对所有窗口得到的频谱进行平均处理,以得到最终的频谱分布。
在使用FFT进行频谱分析时需要注意的问题有:1.噪声的影响:FFT对噪声敏感,噪声会引入幅度偏差和频率漂移。
可以通过加窗等方法来减小噪声的影响。
2.分辨率的选择:分辨率是指在频谱中能够分辨的最小频率间隔。
分辨率与信号长度和采样频率有关,需要根据需求进行选择。
3.漏泄效应:当信号中的频率不是FFT长度的整数倍时,会出现漏泄效应。
可以通过零填充等方法来减小漏泄效应。
4.能量泄露:FFT将信号限定在一个周期内进行计算,如果信号过长,则可能导致部分频率成分的能量泄露到其他频率上。
总之,FFT作为信号处理中常用的频谱分析方法,能够提取信号中的频率信息,广泛应用于多个领域。
频谱分析法应用在医学影像处理中的探索第一章:前言在医学领域,图像处理技术有着广泛的应用,其中频谱分析法是其中一种常用的方法。
频谱分析法可以对图像进行频域分析,获得原图像中的频率信息,从而辅助医生对病灶诊断和治疗。
本文将介绍频谱分析法在医学影像处理中的应用研究。
第二章:频谱分析法的原理频谱分析法可以将时域信息转换为频域信息,以便对信号进行更深入的分析。
在频谱分析中,信号经过傅里叶变换,从时域转换到频域。
傅里叶变换可以将一个复杂信号分解成若干简单的正弦曲线,每个正弦曲线代表一个频率分量。
通过对这些频率分量的分析,可以确定信号的频率、振幅和相位等特征信息。
第三章:频谱分析法在医学影像处理中的应用频谱分析法在医学影像处理中有着广泛的应用。
以下将列举几个具体的应用场景。
1. 对不同组织类型进行分类在医学影像中,不同组织类型的亮度、颜色等属性往往与其组织结构和生理特征有关。
通过对不同类型组织在频域的特征进行分析,可以获得它们的频率特征,从而对不同类型组织进行分类。
2. 分析病灶的形态特征在医学影像中,病灶的形态特征可以通过频谱分析来进行分析。
病灶通常具有不同于正常组织的频率特征,通过对其频域特征进行分析,可以发现病灶的潜在形态特征。
3. 诊断疾病频谱分析法在医学中的应用还包括疾病诊断。
例如,通过对脑电图(EEG)信号进行频谱分析,可以诊断癫痫等神经疾病。
通过对心电图(ECG)信号进行频谱分析,可以诊断心律失常等心脏疾病。
第四章:频谱分析法在医学影像处理中的优缺点频谱分析法在医学影像处理中具有以下优点:1. 可以获得原始图像中的频域信息,从而辅助医生进行诊断和治疗。
2. 可以对不同的病灶和组织类型进行分类和分析,为医生提供更多信息。
3. 可以较为直观地展示图像中的频率信息,非专业人士也能进行初步的分析。
频谱分析法在医学影像处理中也存在以下缺点:1. 需要较高的数学知识和专业技能,不易掌握。
2. 可能因为信号过度处理而失去一定的信息。
TCD正常频谱图像分析1、频谱为一近似直角三角形,S1峰S2峰。
S2峰后有切迹,切迹之后为一明显D峰。
2、眼动脉(OA)高阻波形即有一个舒张期流速及舒张末期流速值均较低。
PI,RI,S/D均较高(外周血管)。
3、颅内血管均低阻波形。
即有一个较高舒张期流速及舒张末期流速值。
PI,RI,S/D均较低。
4、频宽基本相同,频窗明显。
异常TCD频谱图像一、血流速度收缩峰血流速度(Vp)平均血流速度(Vm)1、高阻波形(外周血管频谱图像):低舒张末期流速→0。
PI↑、RI↑、S/D↑–意义:脑动脉硬化。
2、弥散型波形:频窗消失,包络线紊乱不规则,整个频谱弥散状。
–意义:轻-中度血管狭窄及动静脉畸形。
3、涡流:正常频谱的反向出现高强度的信号,一般均在收缩期出现。
–意义:明显的血管狭窄。
二、搏动指数(pulastility Index,PI)1、计算方法:PI=(收缩峰速度-舒张末速度)/平均速度=(Vp-Vp’)/Vm2、正常值:PI=0.6~1.053、意义:反映血管顺应性和血管弹性指标。
PI↑舒张末期血流速度降低所至,见于脑动脉硬化。
PI↓收缩期血流速度增加所至,见于脑血管畸形(A-V)、动脉瘤。
三、阻力指数(resistance Index RI)1、计算方法:RI=(收缩峰速度-舒张末速度)/收缩峰速度=(Vp-Vp’)/Vp2、正常值:RI=0.50~0.803、意义:反映血管的舒缩状况、阻力状况的指数。
四、收缩峰速度与舒张末速度的比值(S/D)1、计算方法:S/D=收缩峰速度/舒张末速度2、正常值:S/D>33、意义:评价血管顺应性和弹性的一个指标。
S/D↑见于脑动脉硬化TCD异常结果的临床意义一、血流方向异常1、MCA:表明颈内动脉或大脑中动脉梗塞的可能。
2、ACV:大脑前动脉梗塞或颈内动脉的严重狭窄或梗塞。
3、V A:可能有锁骨下动脉盗血。
二、血流速度异常1、收缩期血流速度(Vp)值增高。
实验一图像信号频谱分析及滤波一:实验原理FFT不是一种新的变化,而是DFT的快速算法。
快速傅里叶变换能减少运算量的根本原因在于它不断地把长序列的离散傅里叶变换变为短序列的离散傅里叶变换,在利用的对称性和周期性使DFT运算中的有些项加以合并,达到减少运算工作量的效果。
为了消除或减弱噪声,提取有用信号,必须进行滤波,能实现滤波功能的系统成为滤波器。
按信号可分为模拟滤波器和数字滤波器两大类。
数字滤波器的关键是如何根据给定的技术指标来得到可以实现的系统函数。
从模拟到数字的转换方法很多,常用的有双线性变换法和冲击响应不变法,本实验主要采用双线性变换法。
双线性变换法是一种由s平面到z平面的映射过程,其变换式定义为:数字域频率与模拟频率之间的关系是非线性关系。
双线性变换的频率标度的非线性失真是可以通过预畸变的方法去补偿的。
变换公式有Ωp=2/T*tan(wp/2)Ωs=2/T*tan(ws/2)二:实验内容1.图像信号的采集和显示选择一副不同彩色图片,利用Windows下的画图工具,设置成200*200像素格式。
然后在Matlab软件平台下,利用相关函数读取数据和显示图像。
要求显示出原始灰度图像、加入噪声信号后的灰度图像、滤波后的灰度图像。
2.图像信号的频谱分析要求分析和画出原始灰度图像、加入噪声信号后灰度图像、滤波后灰度图像信号的频谱特性。
3.数字滤波器设计给出数字低通滤波器性能指标:通带截止频率fp=10000 Hz,阻带截止频率fs=15000 Hz,阻带最小衰减Rs=50 dB,通带最大衰减Rp=3 dB,采样频率40000Hz。
三:实验程序clear allx=imread('D:\lan.jpg');%原始彩色图像的数据读取x1=rgb2gray(x);%彩色图像值转化为灰度图像值[M,N]=size(x1);%数据x1的长度,用来求矩阵的大小x2=im2double(x1);%unit8转化为double型x3=numel(x2);%计算x2长度figure(1);subplot(1,3,1);imshow(x2);title('原始灰度图')z1=reshape(x2,1,x3);%将二维数据转化成一维数据g=fft(z1);%对图像进行二维傅里叶变换mag=fftshift(abs(g));%fftshift是针对频域的,将FFT的DC分量移到频谱中心K=40000;Fs=40000;dt=1/Fs;n=0:K-1;f1=18000;z=0.1*sin(2*pi*f1*n*dt);x4=z1+z;%加入正弦噪声f=n*Fs/K;y=fft(x4,K);z2=reshape(x4,M,N);%将一维图转换为二维图subplot(1,3,2);imshow(z2);title('加入噪声后')g1=fft(x4);mag1=fftshift(abs(g1));%设计滤波器ws=0.75*pi;wp=0.5*pi;fs=10000;wp1=2*fs*tan(wp/2);ws1=2*fs*tan(ws/2);rs=50;rp=3;% [n,wn]=buttord(wp/pi,ws/pi,rp,rs);% [bz,az]=butter(n,wn);[n,wn]=buttord(wp1,ws1,rp,rs,'s');[z,p,k]=buttap(n);[b,a]=zp2tf(z,p,k);[B,A]=lp2lp(b,a,wn);[bz,az]=bilinear(B,A,fs);[h,w]=freqz(bz,az,128,fs);L=numel(z2);z3=reshape(z2,1,L);x6=filter(bz,az,double(z3));x7=reshape(x6,M,N);subplot(1,3,3);imshow(x7);g2=fft(x6);mag2=fftshift(abs(g2));title('滤波后')%建立频谱图figure(2);subplot(1,3,1);plot(mag);title('原始Magnitude')subplot(1,3,2);plot(mag1);title('加噪声Magnitude')subplot(1,3,3);plot(mag2);title('滤波后Magnitude')figure(3);subplot(1,2,1)plot(w,abs(h));xlabel('f');ylabel('h');title('滤波器幅谱');subplot(1,2,2);plot(w,angle(h));title('滤波器相谱');四:实验结果与分析图一图二分析:由图二可以知道加入噪声后的幅值谱和原始图的幅值谱明显多了两条幅值线,而这两条幅值线就是我们对原始灰度图加入的正弦噪声,而相应的图一中的加噪声后的图与原始图相比,出现了明显的变化。
频谱分析之FFTFFT是离散傅⽴叶变换的快速算法,可以将⼀个信号变换到频域。
有些信号在时域上是很难看出什么特征的,但是如果变换到频域之后,就很容易看出特征了。
这就是很多信号分析采⽤FFT变换的原因。
频率是表征数据变化剧烈程度的指标,是数据在平⾯空间上的梯度.从物理效果看,傅⽴叶变换是将图像从空间域转换到频率域.现在就根据实际经验来说说FFT结果的具体物理意义。
⼀个模拟信号,经过ADC采样之后,就变成了数字信号。
采样定理告诉我们,采样频率要⼤于信号频率的两倍。
采样得到的数字信号,就可以做FFT变换了。
N个采样点,经过FFT之后,就可以得到N个点的FFT结果。
为了⽅便进⾏FFT 运算,通常N取2的整数次⽅。
傅⽴叶变换后的频谱图,也叫功率图或幅频图.除了中⼼以外还存在以某⼀点为中⼼,对称分布的亮点集合,这个集合就是⼲扰噪⾳产⽣的,这时可以很直观的通过在该位置放置带阻滤波器消除⼲扰。
假设采样频率为Fs,信号频率F,采样点数为N.那么FFT之后结果就是⼀个为N点的复数。
每⼀个点就对应着⼀个频率点。
这个点的模值,就是该频率值下的幅度特性。
Fn所能分辨到的最⼩频率为Fs/N.如果要提⾼频率分辨⼒,则必须增加采样点数,也即采样时间。
频率分辨率和采样时间是倒数关系。
假设FFT之后某点n⽤复数a+bi表⽰,那么这个复数的模就是An=根号a*a+b*b,相位就是Pn=atan2(b,a)。
根据以上的结果,就可以计算出n 点(n≠1,且n<=N/2)对应的信号的表达式为:An/(N/2)*cos(2*pi*Fn*t+Pn),即2*An/N*cos(2*pi*Fn*t+Pn)。
对于n=1点的信号,是直流分量,幅度即为A1/N。
由于FFT结果的对称性,通常我们只使⽤前半部分的结果,即⼩于采样频率⼀半的结果。
PS:如果像例⼦中那样对⽐数据,⾸要条件是知道信号的数学模型,提取相应频率,与频谱图对⽐确认是否分析正确.频率图更像是⼀种参考标准,相⽐时域数据,在频域更能分析信号强度或噪声信息, 再据此选择相应⽅法进⾏滤波.matlab实现如下:1 data=xlsread('mov_ang_v.xlsx');2 data_single=data(:,3);3 N=length(data_single);%数据长度4 fs=100;%设定采样频率5 i=0:N-1;6 y=fft(data_single,N);%进⾏fft变换7 mag=abs(y);%求幅值8 f=(0:N-1)*fs/N;9 power=mag.^2;10 figure11 plot(f,power,'*');%semilogx(f,power);。
FFT频谱分析范文快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)是一种广泛应用于频谱分析的算法,它可以将时域信号转换为频域信号。
通过FFT,我们可以获得信号的频谱信息,包括频率分量、振幅和相位等。
本文将从基本原理、算法流程、应用场景以及优缺点等方面对FFT频谱分析进行详细介绍。
一、基本原理FFT的基本原理是基于傅里叶级数展开定理,将周期信号表示为频率分量的叠加。
在信号处理中,我们常常将非周期信号看作是周期信号的一部分,然后通过FFT将其展开为频谱。
FFT将连续信号转换为离散信号,进而进行计算,通过求解离散傅里叶变换(DFT)来分析信号的频谱。
二、算法流程1.输入:要进行FFT分析的原始信号,包括采样点数N和采样频率Fs。
2.预处理:对输入信号进行窗函数处理,常用的窗函数有汉宁窗和海明窗等。
3.快速傅里叶变换:将预处理后的信号进行FFT计算,得到频率域的幅度和相位信息。
4.频谱分析:根据FFT的结果,可以获得信号的频率分量以及其对应的振幅和相位信息。
5.结果展示:可以将频谱信息绘制成图形,以便更直观地观察信号的频谱特征。
三、应用场景1.语音信号处理:通过FFT分析,可以提取语音信号的频谱特征,应用于语音识别和语音合成等领域。
2.图像处理:可以将图像进行FFT变换,获得图像频谱,进而进行滤波、增强等操作。
3.音乐分析:可以通过FFT分析音乐信号,提取音乐的频谱特征,用于音乐信息检索和音乐情绪分析等任务。
4.振动分析:可以通过FFT分析机械设备的振动信号,从而判断其工作状态和故障情况。
5.通信系统:在调制解调和信号传输中,FFT广泛应用于频域均衡、多载波调制等。
四、优缺点1.优点:(1)快速计算:FFT算法是一种高效的计算方法,相较于传统的傅里叶变换算法具有更快的计算速度。
(2)精度高:FFT算法具有较高的精度,在处理信号时可以达到较小的误差。
(3)应用广泛:FFT可以用于各种信号处理领域,适用于多种类型的信号分析。
FFT变换频谱分析FFT变换(Fast Fourier Transform)是一种用于频谱分析的数学算法,它可以将时域信号转换为频域信号。
FFT变换在信号处理、图像处理等领域具有广泛的应用。
本文将介绍FFT变换的原理和应用,并讨论一些常见的频谱分析技术。
1.傅里叶变换和FFT变换傅里叶变换是一种数学算法,它可以将一个时间函数分解为一系列的复指数函数。
傅里叶变换的公式是:X(f) = ∫x(t)e^(-j2πft)dt其中x(t)是时间函数,X(f)是频率函数。
傅里叶变换可以实现任意时域函数到频域函数的转换,但是计算复杂度很高。
FFT变换是一种快速算法,它可以高效地计算傅里叶变换。
FFT变换的原理是将信号分解为子问题,然后逐步求解这些子问题。
FFT算法的时间复杂度约为Nlog(N),而傅里叶变换的时间复杂度为N^22.FFT变换的应用在音频处理中,FFT变换可以将音频信号分解为频谱分量。
通过分析频谱信息,可以提取音频的基频、谐波和噪声等特征。
这些特征可以用于音频编码、音乐分析和语音识别等应用。
在振动分析中,FFT变换可以将振动信号转化为频域信号。
通过分析频谱信息,可以确定机械系统的工作状态、损坏程度和故障原因。
振动分析广泛应用于机械设计、故障诊断和预测维护等领域。
在图像处理中,FFT变换可以将图像转化为频域信号。
通过分析频谱信息,可以实现图像增强、图像压缩和图像识别等应用。
图像处理中的FFT变换常用于频域滤波和频谱分析。
3.频谱分析技术频谱分析是对信号频谱特性进行分析和处理的过程。
常见的频谱分析技术包括功率谱密度估计、波形分析和谱图绘制等。
功率谱密度估计是一种估计信号频谱密度的方法。
常用的功率谱密度估计算法有周期图法、最小二乘法和自相关法等。
功率谱密度估计可以用于信号的频谱特性分析和噪声的特征提取。
波形分析是对信号波形进行时域和频域分析的方法。
波形分析可以揭示信号的周期性、振幅和频率等特性。
常见的波形分析方法有峰值检测、自相关分析和周期性分析等。
为了讲述图像和其傅立叶变换系数之间的关系,可以从最简单的看起,考虑一个16*16的傅立叶变换系数,其F(-1,0)=-i & F(1,0)=i其他全部都是0,它的图像会是什么样的呢?
首先F(-h,-k)=F*(h,k)关于原点对称,所以其反变换肯定是实数图像,其结果为下图的左上角:
右上角是F(-2,0)=-i & F(2,0)=i的反变换,当中是F(-8,0)=1的反变换,下半部分是其侧面图。
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再考虑两个圆,一大一小,其傅立叶变换分别为:
图像从圆心到外是由低频到高频的一个过程同心圆表示在不同方向上的同一频率而频谱有明暗表示分解成的多个正弦波由于相位的不同叠加后就形成了有大小的分别而相位不同的正弦波又是由在不同位置的原图像的圆(也是不同位置的频率变化组成的)
可以看到大圆经傅立叶变换之后,其圆环小;而小圆经傅立叶变换之后,其圆环反而大。
这就和1维信号中的冲击函数一样,越尖锐变换越剧烈的信号总包含着更多的频率成分。
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再看一个沉浸在黑色之中的白条图像和其傅立叶变换:
从前面一张图就可以预见,在垂直方向上需要更多的频率分量,所以它的波峰比较宽,而水平方向上的波峰比较窄。
然后如果将这个白条一直延长到图片的边界的话,其傅立叶变换会变成什么样?见下图
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现在来看一条细线和它的傅立叶变换:
通过前面可以理解,垂直方向上没有波峰,而水平方向上波峰很宽。
那如果这条细线发生平移呢?
它频域上的幅度特性和前面一样,改变的只是相位特性。
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如果图像中有两条这样的细线又会怎么样呢?
是不是觉得有点怪,因为FT{f(x)+g(x)}=FT{f(x)}+FT{g(x)}是傅立叶变换的一个性质,但是这个相加性是针对复数来说的,转换到幅度就看不出相加性了。
如果这样的细线一条条等间隔加上去,其傅立叶变换会怎样呢?
可以看到随着细线的增加,频域上的波峰越来越细,并且波形之间的距离越来越远。
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如果是正弦条纹信号,它的傅立叶变换会是什么样?
如果提高正弦条纹信号的频率,它的傅立叶变换会是什么样?
很显然,和前面一副图比,它的频率离远点更远了。
如果正选条纹信号是这个样子呢?
这张图要你明白,图像是被当做周期性信号处理的,如果图片扩展不能衔接好,在频域上就不是两个离散的点,而是由一系列点组成。
再者,如果正弦波有一定角度的话,傅立叶变换会是怎么样?
再看看,如果从条纹变成格子,其傅立叶变换又会是怎么样?
-------------------------- 再来看几种:
snap357.jpg
snap358.jpg。