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python에서 2D 이미지에 FFT를 적용해서 Spectrum으로 바꾸어 보려고 한다.
2D 이미지는 크게 RGB-scale과 Gray-scale로 나뉘는데 각각의 방법에 따라 진행해보자.
먼저 Gray-scale을 보면 다음과 같다.
import numpy as np
import cv2
from matplotlib import pyplot as plt
from PIL import Image
img = cv2.imread('./lena_color.png', 0)
dft = cv2.dft(np.float32(img),flags = cv2.DFT_COMPLEX_OUTPUT)
dft_shift = np.fft.fftshift(dft)
magnitude_spectrum1 = 20*np.log(cv2.magnitude(dft_shift[:,:,0],dft_shift[:,:,1]))
plt.subplot(121),plt.imshow(img, cmap='gray')
plt.title('Input Image'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.subplot(122),plt.imshow(magnitude_spectrum1, cmap='gray')
plt.title('Magnitude Spectrum'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()
다음은 RGB-scale이다.
RGB에서는 Gray와 다르게 3-channel을 갖는다. 그렇기 때문에 각자의 channel에서 FFT를 하고 나중에 결합한다.
import numpy as np
import cv2
from matplotlib import pyplot as plt
from PIL import Image
img = cv2.imread('./lena_color.png')
img1, img2, img3 = img[:,:, 0], img[:,:, 1], img[:,:, 2]
dft = cv2.dft(np.float32(img1),flags = cv2.DFT_COMPLEX_OUTPUT)
dft_shift = np.fft.fftshift(dft)
magnitude_spectrum1 = 20*np.log(cv2.magnitude(dft_shift[:,:,0],dft_shift[:,:,1]))
plt.subplot(121),plt.imshow(img1, cmap='gray')
plt.title('Input Image'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.subplot(122),plt.imshow(magnitude_spectrum1, cmap='gray')
plt.title('Magnitude Spectrum'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()
dft = cv2.dft(np.float32(img2),flags = cv2.DFT_COMPLEX_OUTPUT)
dft_shift = np.fft.fftshift(dft)
magnitude_spectrum2 = 20*np.log(cv2.magnitude(dft_shift[:,:,0],dft_shift[:,:,1]))
plt.subplot(121),plt.imshow(img2, cmap='gray')
plt.title('Input Image'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.subplot(122),plt.imshow(magnitude_spectrum2, cmap='gray')
plt.title('Magnitude Spectrum'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()
dft = cv2.dft(np.float32(img3),flags = cv2.DFT_COMPLEX_OUTPUT)
dft_shift = np.fft.fftshift(dft)
magnitude_spectrum3 = 20*np.log(cv2.magnitude(dft_shift[:,:,0],dft_shift[:,:,1]))
plt.subplot(121),plt.imshow(img3, cmap='gray')
plt.title('Input Image'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.subplot(122),plt.imshow(magnitude_spectrum3, cmap='gray')
plt.title('Magnitude Spectrum'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()
magnitude_spectrum1 = Image.fromarray(magnitude_spectrum1).convert('L')
magnitude_spectrum2 = Image.fromarray(magnitude_spectrum2).convert('L')
magnitude_spectrum3 = Image.fromarray(magnitude_spectrum3).convert('L')
#merge
img = Image.open('./lena_color.png')
merged=Image.merge("RGB",(magnitude_spectrum1, magnitude_spectrum2, magnitude_spectrum3))
plt.subplot(121), plt.imshow(img)
plt.title('Input Image'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.subplot(122), plt.imshow(merged)
plt.title('Magnitude Spectrum'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()
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