python 图像的离散傅立叶变换实例

yipeiwu_com6年前Python基础

图像(MxN)的二维离散傅立叶变换可以将图像由空间域变换到频域中去,空间域中用x,y来表示空间坐标,频域由u,v来表示频率,二维离散傅立叶变换的公式如下:

在python中,numpy库的fft模块有实现好了的二维离散傅立叶变换函数,函数是fft2,输入一张灰度图,输出经过二维离散傅立叶变换后的结果,但是具体实现并不是直接用上述公式,而是用快速傅立叶变换。结果需要通过使用abs求绝对值才可以进行可视化,但是视觉效果并不理想,因为傅立叶频谱范围很大,所以要用log对数变换来改善视觉效果。

在使用log函数的时候,要写成log(1 + x) 而不是直接用log(x),这是为了避开对0做对数处理。

另外,图像变换的原点需要移动到频域矩形的中心,所以要对fft2的结果使用fftshift函数。最后也可以使用log来改善可视化效果。

代码如下:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

img = plt.imread('photo.jpg')

#根据公式转成灰度图
img = 0.2126 * img[:,:,0] + 0.7152 * img[:,:,1] + 0.0722 * img[:,:,2]

#显示原图
plt.subplot(231),plt.imshow(img,'gray'),plt.title('original')

#进行傅立叶变换,并显示结果
fft2 = np.fft.fft2(img)
plt.subplot(232),plt.imshow(np.abs(fft2),'gray'),plt.title('fft2')

#将图像变换的原点移动到频域矩形的中心,并显示效果
shift2center = np.fft.fftshift(fft2)
plt.subplot(233),plt.imshow(np.abs(shift2center),'gray'),plt.title('shift2center')

#对傅立叶变换的结果进行对数变换,并显示效果
log_fft2 = np.log(1 + np.abs(fft2))
plt.subplot(235),plt.imshow(log_fft2,'gray'),plt.title('log_fft2')

#对中心化后的结果进行对数变换,并显示结果
log_shift2center = np.log(1 + np.abs(shift2center))
plt.subplot(236),plt.imshow(log_shift2center,'gray'),plt.title('log_shift2center')

运行结果:

根据公式实现的二维离散傅立叶变换如下:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
PI = 3.141591265
img = plt.imread('temp.jpg')

#根据公式转成灰度图
img = 0.2126 * img[:,:,0] + 0.7152 * img[:,:,1] + 0.0722 * img[:,:,2]

#显示原图
plt.subplot(131),plt.imshow(img,'gray'),plt.title('original')

#进行傅立叶变换,并显示结果
fft2 = np.fft.fft2(img)
log_fft2 = np.log(1 + np.abs(fft2))
plt.subplot(132),plt.imshow(log_fft2,'gray'),plt.title('log_fft2')

h , w = img.shape
#生成一个同样大小的复数矩阵
F = np.zeros([h,w],'complex128')
for u in range(h):
 for v in range(w):
  res = 0
  for x in range(h):
   for y in range(w):
    res += img[x,y] * np.exp(-1.j * 2 * PI * (u * x / h + v * y / w))
  F[u,v] = res
log_F = np.log(1 + np.abs(F))
plt.subplot(133),plt.imshow(log_F,'gray'),plt.title('log_F')

直接根据公式实现复杂度很高,因为是四重循环,时间复杂度为 ,所以实际用的时候需要用快速傅立叶变换来实现

以上这篇python 图像的离散傅立叶变换实例就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持【听图阁-专注于Python设计】。

相关文章

将Python中的数据存储到系统本地的简单方法

有很多时候,我们会在python的运行过程中得到一些重要的变量,比如一个数据量很庞大的dict。而且,后面的某些程序也会用到这个dict,那么我们就最好把它存储到本地来,然后下次调用的时...

用python与文件进行交互的方法

本文介绍了用python与文件进行交互的方法,分享给大家,具体如下: 一.文件处理 1.介绍 计算机系统:计算机硬件,操作系统,应用程序 应用程序无法直接操作硬件,通过操作系统来操作文...

python 反向输出字符串的方法

python 反向输出字符串的方法 方法一:采用列表reversed函数 class Solution(object): def reverse_string(self, s):...

Python全栈之列表数据类型详解

前言 列表(list)同字符串一样都是有序的,因为他们都可以通过切片和索引进行数据访问,且列表是可变的。 创建列表的几种方法 第一种 name_list = ['Python',...

python 执行shell命令并将结果保存的实例

方法1: 将shell执行的结果保存到字符串 def run_cmd(cmd): result_str='' process = subprocess.Popen(cmd, sh...