傅里叶变换滤波时,为什么需要对输入数据进行零填充?

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    • 一、为什么要补零?
    • 二、如何补零

一、为什么要补零?

卷积定理:
傅里叶变换滤波时,为什么需要对输入数据进行零填充?_第1张图片
空间滤波由滤波器模板 h(x,y) 卷积一幅图像 f(x,y) 组成。
根据卷积定理,在频率域中让 F(x,y) 乘以空间滤波器的傅里叶变换 H(u,v), 可得到相同的结果。
但在处理离散量时,我们知道 F 和 H 都是周期的,这表明在离散频率域中执行的卷积也是周期的。因此用 DFT 执行的卷积称为循环卷积。
而保证空间和循环卷积给出相同结果的唯一方法,就是使用适当地零填充。

进一步解释:
由卷积定理可知,在空间域要得到相应的滤波后的图像,就需要计算乘积 H(u,v)F(u,v) 的傅里叶反变换,当处理 DFT 进行滤波操作时,图像及其变换都是周期的。不难发现,如果关于周期的非零部分的持续时间很靠近,则对周期函数执行卷积会导致相邻周期之间的干扰,这种称为折叠误差的干扰,可以通过补零方法来避免

二、如何补零

傅里叶变换滤波时,为什么需要对输入数据进行零填充?_第2张图片
使用paddedsize函数计算满足前述等式的P和Q的最小偶数值
[ 使用偶数数组可以加快 FFT

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