空間濾波

也稱空間濾波。在圖像空間幾何變量域上直接修改、抑制圖像數據並消減噪聲的濾波。

空間濾波是一種採用濾波處理的影像增強方法。其理論基礎是空間卷積和空間相關。目的是改善影像質量，包括去除高頻噪聲與干擾，及影像邊緣增強、線性增強以及去模糊等。分為低通濾波（平滑化）、高通濾波（鋭化）和帶通濾波。處理方法有計算機處理（數字濾波）和光學信息處理兩種。

航空相機及載體以一定的速度水平飛行，通過相機鏡頭L，運動物體成像在有一定空間週期分佈的空間狹縫((SF)上，像移速度為v，空間狹縫刻線與物體運動方向垂直。由於圖像速度的存在，所有通過空間狹縫的光強產生週期性的變化，並由空間狹縫後方的光電探測器(PD)接收。由於狹縫存在窄帶通濾波特性，僅獲取運動圖像的特定空間頻率成分，可認為運動圖像的光振幅在傳送時被空間狹縫調製了。因此光電探測器的輸出信號中包含與像移速度v相關的頻率f，速度v可由v=p×f確定，其中p為狹縫的空間週期。 ^[1] 

由無線電傳真所得到的照片是由許多有規律地排列的像元所組成，如果用放大鏡仔細觀察，就可看到這些像元的結構，能否去掉這些分立的像元而獲得原來的圖像呢？由於像元比像要小得多，它具有更高的空間頻率，因而這就成為一個高頻濾波的問題。下面的實驗可以顯示這樣一種空間濾波的可能性。

前述實驗中狹縫起的是方向濾波器的作用，可以濾去圖像中某個方向的結構，而圓孔可作低通濾波器，濾去圖像中的高頻成分，只讓低頻成分通過。

低通濾波器實驗

(1) 按圖1-3佈置好光路。用顯微物鏡和準直透鏡L1組成平行光系統。以擴展後的平行激光束照明物體，以透鏡L2將此物成像於較遠處的屏上，物使用帶有網格的網格字（中央透光的“光”字和細網格的疊加），則在屏Q上出現清晰的放大像，能看清字及其網格結構（圖1-4）。由於網格為週期性的空間函數，它們的頻譜是有規律排列的分立的點陣，而字跡是一個非週期性的低頻信號，它的頻譜就是連續的。

(2) 將一個可變圓孔光闌放在L的第二焦平面上，逐步縮小光闌，直到除了光軸上一個光點以外，其它分立光點均被擋住，此時像上不再有網格，但字跡仍然保留下來試從空間濾波的概念上解釋上述現象。

(3) 把小圓孔移到中央以外的亮點上，在Q屏上仍能看到不帶網格的“光”字，只是較暗淡一些，這説明當物為“光”與網格的乘積時，其傅里葉譜是“光”的譜與網格的譜的卷積，因此每個亮點周圍都是“光”的譜，再作傅里葉變換就還原成“光”字，演示了傅里葉變換的乘積定理。