傅立叶变换(FT, Fourier Transform)的作用是将一个信号由时域变换到频域。其实就是把数据由横坐标时间、纵坐标采样值的波形图格式,转换为横坐标频率、纵坐标振幅(或相位)的频谱格式。换后可以很明显地看出一些原先不易察觉的特征。
有些信号在时域上是很难看出什么特征的,但是如果变换到频域之后,就很容易看出特征了。这就是很多信号分析采用FFT变换的原因。另外,FFT可以将一个信号的频谱提取出来,这在频谱分析方面也是经常用的。
离散傅立叶变换(DFT)的算法属于线性变换。由于对每个采样点,都要做一次全部点的加权求和的运算,因此当采样点比较多时,运算速度会很慢。
快速傅立叶变换(FFT)是DFT的快速算法,运算结果和DFT是相等的。其原理是利用权值的对称性与周期性,把采样点分解成两份,每份的点数是原来的一半,这样运算量也会减半。然后可以继续分解为4份、8份、16份……以此不断提升效率。
缺陷检测是视觉需求中难度最大一类需求,主要是其稳定性和精度的保证。首先常见缺陷:凹凸、污点瑕疵、划痕、裂缝、探伤等。
傅立叶变换配合滤波是视觉检测的重要方法。
1.blob+形态学+特征;
2.匹配比对+差分
3.特征分类学习训练
4.光度立体(多次打光,类似人眼在不同角度检测)
5.测量拟合(尺寸比对);
6.字符识别比对。
这7种方法在视觉检测种非常常用。
某水果汁的制作过程 | |||||||||||
时间 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:00 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | 18:00 | 19:00 |
西瓜 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
荔枝 | 4 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0 | 4 |
芒果 | 2 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 2 | 0 |
冰糖 | 22 | 0 | 0 | 0 | 22 | 0 | 0 | 0 | 22 | 0 | 0 |
白开水 | 6 | 0 | 0 | 0 | 6 | 0 | 0 | 0 | 6 | 0 | 0 |
珍珠 | 9 | 0 | 0 | 0 | 9 | 0 | 0 | 0 | 9 | 0 | 0 |
这是时域角度:
这是频域角度(11小时内):
名称 | 波的次数 | 幅值 | |
西瓜 | 11 | 12 | 每隔1小时放12份西瓜 |
荔枝 | 6 | 4 | 每隔2小时放4个荔枝 |
芒果 | 4 | 2 | 每隔3小时放2份芒果 |
冰糖 | 3 | 22 | 每隔4小时放22份冰糖 |
白开水 | 3 | 6 | 每隔4小时放6份白开水 |
珍珠 | 3 | 9 | 每隔4小时放9份珍珠 |
频率
11/11
6/11
4/11
3/11
3/11
3/11
时间域
横坐标是时间
频域
横坐标频率、纵坐标振幅(或相位)
某饮料的制作流程
波形的公式:
采样植(y) - 纵坐标轴代表采样点的值
时间(t) - 横坐标轴代表时间,或者代表当前是第几个采样点
振幅(A) - 也叫幅度,代表波的高度(峰值)
圆频率(ω) - ω=2π*f,f代表频率
相位(ω*t) - 是个角度,一般用弧度制表示,弧度制的0~2π,代表0度到360度
采样点数量(N) - 采样的数据是离散的,常常用散点来表示,下图共有20个采样点。
频率(f) - 是单位时间内完成振动的次数,f=波的重复次数/N。
注:蓝色线20时间内 完成一次,紫色线 20时间内完成3次。因此频率为 重复次数 / n.
一个波的图形为:采样点数量(N)=20,振幅(A)=1,频率为3个波,即1*sin(2π*3/20)。
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假如一个波的图形为:采样点数量(N)=200,振幅(A)=3,频率为10波,即3* sin(2π*10/200).
经过傅立叶变换后,可以看到在大约10的位置有一条竖线,由此很容易看出,频率为10个波。由于变换的结果是个对称图形,因此在右边200-10的对应位置也会出现一条竖线。变换后的数据,除了这两条竖线以外,其它值的都近似为0,是个稀疏矩阵。
fft_generic (GrayImage, ImageFFT, 'to_freq', -1, 'sqrt', 'dc_center', 'complex')
'to_freq',代表转换到傅里叶变换。
fft_generic (ImageResult, ImageFFT1, 'from_freq', 1, 'sqrt', 'dc_center', 'byte')
'from_freq' 代表转回到空间域。
傅里叶过程是可逆的,图像经过傅里叶变换、逆傅里叶变换后,能够恢复到原始图像。
可以在频域内对图像进行处理,在频域的处理会反映在逆变换的图像上。
频域是以图中灰度变化的形式表现出来的,经过频域移动后,中间是低频,往外高频,空间的变化在频域中是有体现的,频域中每一个像素点的灰度值代表的是频率。