二維狀態(tài)空間濾波在圖像處理中的應(yīng)用.pdf

1、近三十年，基于兩個(gè)獨(dú)立變量的二維(2-D)系統(tǒng)或?yàn)V波器理論吸引了越來越多學(xué)者的興趣并在其中做了大量的研究工作，這主要源于2-D信號(hào)，如地震和磁記錄數(shù)據(jù)、X射線斷層攝影數(shù)據(jù)、雷達(dá)和聲納地圖、衛(wèi)星圖像等處理需求的增加。特別地，2-D濾波器在圖像處理問題中得到了廣泛應(yīng)用。
　　傅里葉變換在圖像處理中應(yīng)用廣泛，除用于確定運(yùn)動(dòng)問題外，因?yàn)閳D像不同的結(jié)構(gòu)特征在傅里葉變換域?qū)?yīng)不同的頻率特性，所以很多圖像處理方法通過處理圖像的特定頻率信息來影響

2、圖像的空間域結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，我們注意到，在圖像的傅里葉變換中，相位通常比幅頻響應(yīng)更重要，因?yàn)閳D像許多重要特性和信息包含在相位中，如點(diǎn)、線的位置信息等，因此大多數(shù)2-D無限區(qū)域沖激響應(yīng)(IIR)濾波器的非線性相位會(huì)以多種方式造成圖像失真。
　　本文采用基于狀態(tài)空間模型的頻域變換法設(shè)計(jì)2-D零相位狀態(tài)空間濾波器，在保留圖像重要的相位信息同時(shí)達(dá)到圖像處理需求。首先在圖像分割中，根據(jù)圖像不同子區(qū)域的獨(dú)特頻域特征設(shè)計(jì)2-D零相位狀態(tài)空間濾波

3、器，結(jié)合全局閾值處理完成區(qū)域分割。與基于理想濾波器和空間掩模的傳統(tǒng)頻域?yàn)V波、IIR陷波濾波器的實(shí)驗(yàn)比較證明本文所設(shè)計(jì)方法無論在主觀上還是客觀評(píng)價(jià)上性能都是最好的。而且計(jì)算復(fù)雜度分析表明，低階二維狀態(tài)空間濾波法的計(jì)算量與傳統(tǒng)的頻域?yàn)V波方法相比是可比擬的，甚至更低。此外，以豐富圖像細(xì)節(jié)信息為目標(biāo)，本文提出了一種新的圖像增強(qiáng)算法。該方法結(jié)合了對(duì)比度受限的自適應(yīng)直方圖均衡(CLAHE)在增強(qiáng)圖像局部細(xì)節(jié)的優(yōu)勢(shì)和同態(tài)濾波補(bǔ)償圖像照度不均從而增強(qiáng)低