[광학실험]Spatial Frequency Filtering(공간주파수)

1. 실험 이론 및 원리

공간주파수 필터링은 이미지 처리 및 광학 실험에서 중요한 개념으로, 이미지의 주파수 성분을 조작하여 특정 정보를 강조하거나 제거하는 방법이다. 이 방법은 이미지를 주파수 영역으로 변환한 후, 특정 주파수 범위를 선택하여 필터링하고 다시 공간 영역으로 변환하는 과정으로 이루어진다. 이론적으로, 이미지의 각 픽셀은 공간 주파수 성분으로 표현될 수 있으며, 이러한 주파수는 이미지의 밝기 변화 속도를 나타낸다. 높은 주파수 성분은 이미지의 세부사항이나 에지(edge) 정보를 나타내고, 낮은 주파수 성분은 이미지의 전반적인 형태나 평탄한 영역을 표현한다. 공간주파수 필터링의 기초는 푸리에 변환에 있다. 푸리에 변환은 시간 또는 공간 도메인에서의 신호를 주파수 도메인으로 변환해 주며, 신호의 주파수 성분을 분석할 수 있게 해준다. 이미지를 푸리에 변환하면, 이미지의 주파수 성분을 포함하는 복소수 형태의 데이터를 얻을 수 있고, 이를 통해 이미지에 포함된 다양한 주파수 정보를 확인할 수 있다. 필터링 과정에서 저주파 필터(low-pass filter)는 높은 주파수 성분을 제거하여 이미지의 노이즈를 줄이거나 부드럽게 만드…(생략)