摘 要： 在頻域?yàn)V波的理論基礎(chǔ)上，提出了一種基于參數(shù)的巴特沃斯高通和低通相結(jié)合的圖像濾波方法，并用MATLAB軟件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，對(duì)于去除噪聲、提取目標(biāo)信息及圖像增強(qiáng)等，該算法顯示出了較好的效果。
關(guān)鍵詞： 巴特沃斯濾波器；時(shí)空域；頻率域；圖像濾波
圖像獲取、存儲(chǔ)、傳輸及處理過(guò)程中，由于種種原因，使得圖像的數(shù)據(jù)和噪聲的數(shù)據(jù)混合在一起。為此，需要對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理，盡最大可能保留目標(biāo)特征（如顏色、形狀、紋理等），運(yùn)用邊緣及輪廓提取、分割、圖像增強(qiáng)等，將圖像轉(zhuǎn)換成更適合人或者計(jì)算機(jī)處理的形式。傅里葉變換的一些性質(zhì)在數(shù)字圖像處理中是非常有用的，利用這些性質(zhì)，一方面可以簡(jiǎn)化DFT的計(jì)算方法；另一方面，某些性質(zhì)可直接應(yīng)用于圖像處理中去解決某些實(shí)際問(wèn)題。
圖像的能量主要集中在低頻區(qū)，其高頻區(qū)的幅值很小或趨于零。對(duì)大多數(shù)無(wú)明顯顆粒噪音的圖像來(lái)說(shuō)，低頻區(qū)集中了85%以上的能量。這一點(diǎn)成為圖像變換壓縮編碼的理論根據(jù)。如變換后僅傳送低頻分量的幅值，對(duì)高頻分量不傳送，反變換前將它們?cè)倩謴?fù)為零值即可。原圖像中如果存在有明顯的顆粒噪音或圖像的某些細(xì)節(jié)處具有明顯的亮度跳躍，變換后的高頻幅值數(shù)值增加，分布增多。由此得出，圖像灰度變化緩慢的區(qū)域?qū)?yīng)它變換后的低頻分量部分，圖像灰度呈階躍變化的區(qū)域?qū)?yīng)變換后的高頻分量部分。除顆粒噪音外，圖像細(xì)節(jié)的邊緣、輪廓處都是灰度變化突變區(qū)域，它們都具有變換后的高頻分量特征。
3 高通濾波器和低通濾波器的結(jié)合
從能量分布來(lái)看，圖像的主要能量集中在低頻區(qū)域，而圖像的邊界區(qū)域通常含有較多的高頻成分。對(duì)圖像進(jìn)行低通處理，濾除其高頻的成分，有效地保留了圖像的能量信息，去除了噪聲。相反，對(duì)圖像進(jìn)行高通處理，很好地保留了圖像的細(xì)節(jié)部分，但是，圖像的大部分能量信息被去除。為了更有效地保留其低頻成分能量信息并且保留高頻細(xì)節(jié)信息，本文采用了參數(shù)優(yōu)化的方法。
?。?）第一種優(yōu)化采用高通低通相結(jié)合的辦法，其公式如下：
?。?）針對(duì)第二種參數(shù)優(yōu)化，對(duì)λ1、λ2分別選取了4個(gè)值，應(yīng)用在了遙感圖像和人體頭部圖像中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。該方法不需要同時(shí)處理Ha（u，υ）和Hb（u，υ），λ1、λ2可以任意選取，在圖像濾波中處理起來(lái)更靈活一些。而且，第一種參數(shù)優(yōu)化方法是第二種參數(shù)優(yōu)化方法的特例。
兩種參數(shù)優(yōu)化的方法使高通低通濾波器結(jié)合到了一起，對(duì)圖像的處理顯示了巴特沃斯高通濾波器和巴特沃斯低通濾波器的各自有點(diǎn)，既增強(qiáng)了圖像，又兼顧了圖像去噪的效果。
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