INF2310 vår 2011 - UKEOPPGAVER 7

Disse oppgavene omhandler 2D Fourier-transform.

Oppgave 1 - Bidragene fra et gitt basisbilde

Last inn bildet car.png. Benytt kommandoen fft2 til å gjøre en fourier-transform av bildet.

  1. Studer spekteret og fase-bildet ved bruk av imagesc-kommandoen. Se gjerne forelesningsnotat s. 38.
  2. Verifiser at koordinat (1,1) i det fourier-transformerte bildet er lik summen av alle pikslene i originalbildet. Forklar.
  3. Bildet du lastet inn er kvadratisk med N=256. Lag et NxN "sinus fourier-basisbilde" for frekvensen u=5 og v=7 basert på forelesningsnotat s. 11. Studer bildet med kommandoen imagesc og verifiser at du ser henholdsvis 5 og 7 perioder av sinusfunksjonen i de to retningene/dimensjonene.
  4. Multipliser bildet og basisbildet pixel for pixel og summer. Verifiser at du får det samme resultatet for denne frekvensen som ved fft2-kommandoen.
  5. Lag et "fourier-basisbilde" denne gangen med cosinus. Verifiser at pikselvis multiplikasjon samt summasjon med sinus-varianten (indreproduktet) gir 0.
  6. Lag et "fourier-basisbilde" med en annen frekvens enn u=5 og v=7. Verifiser at dette basisbildet står ortogonalt/vinkelrett på basisbildet ved u=5 og v=7.

Oppgave 2 - Kompresjon ved redusert basis

Last inn et bilde og gjør en Fourier-transform. Sett alle fourier-koeffisientene som har en absoluttverdi under en gitt terskel til null. Gjør en inverstransformasjon og inspiser resultatet visuelt. Prøv med forskjellige terskler og se hvor få Fourier-koeffisienter du trenger for å gi et OK resultat visuelt sett.

Oppgave 3 - Fjerning av periodisk støy

Bildet lena_periodicNoise.png inneholder periodisk støy/forstyrrelser. Deres oppgave er å prøve å fjerne denne støyen.

  1. Først må dere finne frekvensene denne støyen hovedsakelig består av. Let etter topper i spekteret blant de høyere frekvensene.
  2. Lag så et program som setter amplituden til et område rundt hver av frekvensene dere fant i a) til 0. Altså, gjør en 2D FFT, sett de valgte amplitudene til null, og gjør en invers FFT.
  3. Litt vanskeligere blir problemet når forstyrrelsen ikke er et helt antall svingninger per bilde. Se på spekteret og prøv å fjern forstyrrelsene fra lena_periodicNoise2.png.

Oppgave 4 - Fourier-transform av symmetriske bilder

Anta at vi har et NxN symmetrisk bilde f, altså at f(x,y) = f(N-x,N-y). Hvis vi sier at bildet gjentar seg selv kan vi skrive f(x,y) = f(-x,-y).

Hva vil sinus-koeffisientene i Fourier-transformen (imaginære delen) til slike bilder være? Hint: Tenk på anti-symmetri-egenskapen til sinus.

Oppgave 5 - Antall koeffisienter

Diskuter følgende påstand: Siden et Fourier-transformert NxN bilde inneholder NxN reelle og NxN imaginære koeffisienter vil antall koeffisienter/tall som må lagres ved en representasjon i frekvensdomenet være dobbelt så stort som ved vanlig romlig representasjon.

Publisert 1. mars 2011 13:35