為什麼用影象二維傅利葉變換的相位譜進行反變換,能夠大致得到原圖的形狀,而幅度譜則不行呢?

時間 2021-05-05 18:49:37

1樓:

一句話,k空間中的幅度決定強度資訊,相位決定位置位置資訊。

先看結果

1、回顧2D-FT

我在之前的回答裡面說過,二維傅利葉變換是將乙個影象分解為很多個復平面波之和。

而k空間中儲存的是乙個複數,其幅度代表平面波的波動的大小,相位代表平面波的相位也就是偏離原點的多少

而最終,從k空間恢復影象的時候,是將每個復平面波乘上對應的復係數,相加而成。可以分為兩步:1、乘波動大小(幅度)2、移動相應的距離(相位)。

詳細檢視這個回答。

二維傅利葉變換是怎麼進行的?若乙個影象是實數影象,那麼k空間是關於中心復共軛的。復共軛是為了使得復平面波相加的時候將虛部都互相抵消掉,只留下實部,然後所得影象就是實數影象。

如果使得k空間的phase全部等於0,那麼相當於平面波在相加的時候,都沒有移動,所以影象一定會呈現一種週期性,而且中間的點一點很亮。這是因為復平面波沒有移動,那麼所有的平面波在中心點相位為0,exp(0)=1,因此相當於所有的幅度疊加在一起了。如下圖:

如果使得k空間的magnitude全部等於1,那麼相當於平面波在相加的時候,只有移動,而沒有了各個波的大小資訊,低頻成分和高頻成分全都一樣了,所以影象應該比較嘈雜,變化比較劇烈,但是能看見大體的輪廓,如下圖:

將上面三種情況放在一起比較,可見保留phase的k空間經過變換後得到的影象更接近於原來影象,只不過雜訊較大。而保留magnitude的k空間變換後是一種週期的影象,變換緩慢。

下面的這兩個影象也顯示了phase在直觀上更能決定影象的形狀。12

可見,k空間中的phase保留的是位置資訊,如果沒有幅度或者,幅度錯誤,只是對比度會不同;而mag保留的是強度資訊,沒有phase的話,強度相加也是按照週期性相加。

因此:k空間中的幅度決定強度資訊,相位決定位置位置資訊。有趣的訊號處理

參考文獻:A. Zisserman's lecture in B14 Image Analysis

2樓:

幅度只包含了能量資訊,而相位 則包含了

where it starts

2. where it's going

3. how fast it gets there這些資訊。

既然相位包含了跟多關於光波場的資訊,影象的基本輪廓當然跟著相位跑了。但探測器通常只能探測到衍射光場的光強,無法直接測到相位,無法直接獲取原物體的資訊,這個問題俗稱相位問題。相位恢復是一門歷史久遠、運用很廣的學問呢。

3樓:潘安

相位譜包含了更多的影象資訊,而幅度譜則不是。你可以把兩幅影象的傅利葉譜的相位或者振幅替換,你會發現,相位的影響是劇烈的。

一副影象的傅利葉幅度譜是不包含任何空間資訊的,這意味著無論物體在影象的哪個位置,幅度譜是不變的。而位置資訊實際上是包含在相位譜裡面的。

那麼乙個自然的問題是什麼是相位?

在數字影象裡,相位是把一幅影象按行或者列掃瞄的形式變為一維訊號。而相位則是訊號上時間的延時。通過掃瞄的方式,才產生了相位這一原本屬於訊號領域的概念。

空域的概念和時域上上可以模擬的。訊號裡想要同時分辨時間和頻率的情況,故而有了小波變換。

光學領域的相位和數字影象領域的定義還不同。

用普通相機拍攝一幅影象,相位就丟失了。這裡的相位指的是空間位置資訊,故而產生了借位照相的方法,可以照得人比山高,手捧太陽。

4樓:Jian Li

相位的「位」就是位置的意思呀!

只用相位譜做反變換,意味著你用了全1的幅值譜,亦即將所有頻率的幅值調整為相等;

對於自然訊號/影象,低頻幅值高,高頻幅值低;

如果用全1幅值譜,意味深長你抑制低頻或提高高頻,相當於梯度增強。

5樓:

原因在於物體在成像的時候得到的影象的相位資訊被過濾掉了,只剩下強度資訊。

上述的說明僅在原影象基本處於乙個平面上被成像時成立。如果原影象的空間變換劇烈,同樣無法復原。

補充說明一下,這和有些答主提到的相位包含更多的資訊沒有關係。強度譜和相位譜同等重要,但我們的成像技術只記錄強度譜。

6樓:原子筆

我看下一些回答這對比明顯不公平啊,前者反變換時會假設所有諧波的幅度都等於乙個常數(功率的均值), 而後者假設所有諧波0點相角都是0。。。 別的視覺效應啥的不說,明顯後者偏的離譜太多了吧。

7樓:

在傅利葉變換世界裡,我們普通常見的影象都是由一組組正弦波組成。由中學知識我們知道頻率相位幅度即可決定乙個正弦波y=Acos(ωx+φ)的全部特徵。

DFT變換得到影象的譜(傅利葉譜或稱為頻譜)分量,這些譜分量含有組成影象訊號的正弦波的幅度資訊。傅利葉譜中說明了各種正弦波的幅度資訊,幅度越大,影象中該頻率的正弦波越突出,幅度越小,該頻率處正弦波較少。我們可以把幅度資訊理解為影象上灰度變化的程度,灰度變化明顯的地方就是影象的邊緣資訊。

知道幅度幅度資訊就知道了整個影象由哪些正弦波組成的。有了譜,就知道影象是有哪些頻率的正弦波所組成以及這些正弦波的幅度。

但是到此我們還不知道這些組成影象的正弦波的相位資訊。這時候我們就需要用到影象的相位譜,相位譜告訴我們每一種頻率分量的相位資訊。在二維傅利葉變換中,相位資訊表徵了各個正弦分量偏離原點的程度,也就是每乙個正弦波在影象中的位置。

有了以上兩種資訊,我們就知道,影象由什麼波組成,波的幅度是多少,各個波在什麼位置。所以有了頻譜資訊,有了相譜資訊,OK,完美了。

牢記:灰度資訊是由頻譜攜帶,位置資訊是由相譜攜帶。

8樓:靈劍

因為時域平移等於頻域相移,空間位置的資訊在相位裡,但是顯然幅度和相位都重要,光相位能還原出來的應該是很特殊的圖。

而且你們真的不要再對整張圖做fft了,我們做語音也不是把整句話做fft的啊,說好的短時平穩呢

9樓:「已登出」

乙個猜測, 如果乙個方法可以比較好的重建出影象的空間相關性,那麼這個重建是好的。

如果丟掉相位資訊,那麼結果就直接是白噪音或者其他噪音,相關性無法被重建。

如果丟掉的是幅度資訊,那麼....我想想

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