MATLAB图像超分辨率重建：傅里叶插值与频域滤波系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了基于傅里叶空间零填充插值的图像超采样技术。系统将输入图像转换至频域进行插值，并可选高斯低通滤波以抑制频谱噪声，最终通过逆变换生成高分辨率图像。

详 情 说 明

基于傅里叶插值与可选滤波的图像超采样系统

项目介绍

本项目实现了一种基于傅里叶空间插值技术的图像超采样方法。系统通过将输入图像转换到频域，在频率域中进行零填充插值操作，再通过逆傅里叶变换得到高分辨率图像。同时提供可选滤波功能，可在频域中应用低通滤波器来抑制插值过程中可能引入的高频噪声，平衡图像细节保留与噪声抑制。该方法适用于科学研究、医学影像、遥感图像等需要高质量图像放大的应用场景。

功能特性

• 傅里叶域插值：利用快速傅里叶变换(FFT)与逆变换(IFFT)实现频域零填充插值
• 多通道支持：同时支持灰度图像（二维矩阵）和彩色图像（RGB三通道）处理
• 灵活缩放：支持任意正整数倍的图像缩放（如2x, 4x等）
• 可选滤波处理：

- 无滤波模式：直接进行频域插值 - 高斯滤波器：平滑过渡的频率衰减特性 - 巴特沃斯滤波器：可调节阶数的频率响应特性

• 可视化分析：提供原始图像频谱、插值后频谱和滤波器频率响应的可视化输出
• 质量评估：自动计算PSNR、SSIM等图像质量评价指标

使用方法

基本参数设置

1. 输入图像配置：指定待处理的图像路径，系统自动识别灰度或彩色格式
2. 插值倍数设置：定义图像缩放比例（正整数）
3. 滤波参数选择：

- 滤波器类型：无/高斯/巴特沃斯 - 截止频率：控制滤波器的频率截止点 - 阶数参数：仅巴特沃斯滤波器需要，控制滤波器的陡峭程度

输出结果

• 超采样后的高分辨率图像
• 可选输出的频域分析图：

- 原始图像频谱幅度图 - 零填充后频谱图 - 滤波器频率响应图

• 图像质量评估报告（PSNR、SSIM值）

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 图像处理工具箱(Image Processing Toolbox)
• 支持的操作系统：Windows/Linux/macOS
• 内存建议：至少4GB，处理大图像时建议8GB以上

文件说明

主程序文件集成了系统的核心处理流程，包含图像读取与格式验证、傅里叶正变换与频域零填充插值、可选滤波器的设计与应用、逆傅里叶变换与图像重建、频域分析图生成与可视化、图像质量指标计算与输出等完整功能模块。该文件通过参数配置界面接收用户输入，执行完整的超采样处理链条，并统管所有输出结果的生成与展示。