s1073342 影像處理作業 3

 

• 作業題目：
• 請撰寫一個程式，讀取一張 256 色灰階圖像。
•  (1)計算輸入圖的離散傅立葉轉換結果，並將頻譜大小與相位角度各以灰階 256 色圖像 方式呈現出。 
• (2)對圖像利用 Gaussian Low-Pass filter 處理，輸出平滑後圖像。(程式利用課本的 frequency filter 步驟者可得滿分!)
•  使用環境：
• window 10
• python 3.9.2
• numpy 1.20.1
• opencv-python 4.5.1.48
• 程式功能：
• 輸入圖片檔案名稱，在同資料夾下，會輸出"original_fileName.jpg", "visible_real_fileName.jpg", "angle_fileName.jpg", "output_fileName.jpg"。
• 程式碼相關資訊：
• (-1)^(x+y) 使用mask遮罩x+y為偶數的位置，再利用mask進行運算。
• 計算到正中央的距離，使用Gaussian函數計算出low pass圖片，對計算出的low pass圖片修正(調整值域)
• 取出傅立葉後的實部，進行微調，方便觀察。
• 執行結果：

輸入圖片

轉換黑白圖片

頻譜圖

相位角

輸出圖片

執行時間：3秒

優化程式碼後加速到1.4秒

4K原圖

執行時間：40秒

優化程式碼後加速到17秒

8K原圖

執行時間：164秒(發現主要是Gaussian占太多時間，目前不知道加速方法)

優化程式碼後加速到75秒(還是有好久，依然是Gaussian佔大部分時間)

已找到解決方法，使用兩個一維Gaussian，矩陣相乘，可以快速得到二維的矩陣，不過相乘的矩陣沒辦法非常的平滑，最快的方式還是用小的Gaussian kernel 對圖片卷積。

參考資料：https://wallpaperaccess.com/7680x4320#648057 

https://images.app.goo.gl/96uAAKZCz5HBUvdh9