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空間濾波(spatial filtering)
一種採用濾波處理的影像增強方法。其理論基礎是空間卷積。目的是改善影像質量,包括去除高頻雜訊與干擾,及影像邊緣增強、線性增強以及去模糊等。分為低通濾波(平滑化)、高通濾波(銳化)和帶通濾波。處理方法有計算機處理(數字濾波)和光學信息處理兩種。
空間濾波實驗
由無線電傳真所得到的照片是由許多有規律地排列的像元所組成,如果用放大鏡仔細觀察,就可看到這些像元的結構,能否去掉這些分立的像元而獲得原來的圖像呢?由於像元比像要小得多,它具有更高的空間頻率,因而這就成為一個高頻濾波的問題。下面的實驗可以顯示這樣一種空間濾波的可能性。
前述實驗中狹縫起的是方向濾波器的作用,可以濾去圖像中某個方向的結構,而圓孔可作低通濾波器,濾去圖像中的高頻成分,只讓低頻成分通過。
(1) 按圖1-3布置好光路。用顯微物鏡和准直透鏡L1組成平行光系統。以擴展后的平行激光束照明物體,以透鏡L2將此物成像於較遠處的屏上,物使用帶有網格的網格字(中央透光的「光」字和細網格的疊加),則在屏Q上出現清晰的放大像,能看清字及其網格結構(圖1-4)。由於網格為周期性的空間函數,它們的頻譜是有規律排列的分立的點陣,而字跡是一個非周期性的低頻信號,它的頻譜就是連續的。
(2) 將一個可變圓孔光闌放在L的第二焦平面上,逐步縮小光闌,直到除了光軸上一個光點以外,其它分立光點均被擋住,此時像上不再有網格,但字跡仍然保留下來。
試從空間濾波的概念上解釋上述現象。
(3) 把小圓孔移到中央以外的亮點上,在Q屏上仍能看到不帶網格的「光」字,只是較暗淡一些,這說明當物為「光」與網格的乘積時,其傅里葉譜是「光」的譜與網格的譜的卷積,因此每個亮點周圍都是「光」的譜,再作傅里葉變換就還原成「光」字,演示了傅里葉變換的乘積定理。
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