2.2. Методика проведения лабораторной работы
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.
2.2.1. 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.
П
ример
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 |
fЗ1 |
fЗ2 |
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