4.16 证明连续和离散二维傅里叶变换都是平移和旋转不变的。
首先列出平移和旋转性质:
  (4.6-3)
(4.6-4)
旋转性质:
  (4.6-5)
证明:由式(4.5-15)得:
由式(4.5-16)得:
依次类推证明其它项。
4.17 由习题4.3可以推出。使用前一个性质和表4.3中的平移性质证明连续函数的傅里叶变换是
证明:
4.18 证明离散函数的DFT是
证明:离散傅里叶变换
如果,否则:
考虑实部,的值介于[-1, 1],可以想象,,虚部相同,所以
4.19 证明离散函数的DFT是
证明:
4.20 下列问题与表4.1中的性质有关。
(a) 证明性质1的正确性。
(b) 证明性质3的正确性。
(c) 证明性质6的正确性。
(d) 证明性质7的正确性。
(e) 证明性质9的正确性。
(f) 证明性质10的正确性。
(g) 证明性质11的正确性。
(h) 证明性质12的正确性。
(i) 证明性质13的正确性。
(a)当为实函数,则
(b)当为实函数,则并且。而且,所以可以得到:
,便是为偶函数和
为奇函数。
(c)当为复函数,由下式得:
所以得证;
(d)当为复函数,由下式得:
所以得证;
(e)当为实函数、奇函数,则的实部为0,即为虚数,且也是奇数。
由式可知,为虚数。
(f)当为虚函数、偶函数,由下式得:
傅里叶变换公式证明所以F(u,v)为一虚数。
(g)当为虚函数、奇函数,由下式得:
可知,结果为一实数。
(h)当为复函数、偶函数,由下式得:
由式子可知,前项为实数,而后项为一纯虚偶数。
(i)当为复函数、奇函数,由下式得:
由式子可知,前项为一偶实函数,后项为一纯虚奇数。
4.21 4.6.6节中在讨论频率域滤波时需要对图像进行填充。在该节中给出的图像填充方法是,在图像中行和列的末尾填充0值(见上面的左图)。如果我们把图像放在中心,四周填充0值(见上面的右图),而不改变所用0值的总数,会有区别吗?试解释原因。
答:如下图所示
观察上图,左图是正确的结果,右图是“缠绕错误”引起的卷积错误。这个缠绕错误出现的原因在于没有对图像进行填充,只有通过填充之后获得适当的间距才能得到正确的卷积结果。

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