在图像处理中，低通滤波器（LPF）和高通滤波器（HPF）是两种基础的频域滤波器，它们通过不同的方式处理图像频率成分，从而产生截然不同的效果。以下是它们的区别及视觉对比：

1. 原理对比

2. 频域响应对比

(1) 低通滤波器（LPF）

允许低频通过（中心区域），高频被截断（外围）。

• 常用类型：

  • 理想低通滤波器（ILPF）

  • 高斯低通滤波器（GLPF）

  • 巴特沃斯低通滤波器（BLPF）

(2) 高通滤波器（HPF）

允许高频通过（外围），低频被抑制（中心）。

• 常用类型：

  • 理想高通滤波器（IHPF）

  • 高斯高通滤波器（GHPF）

  • 巴特沃斯高通滤波器（BHPF）

3. 图像处理效果对比

(1) 低通滤波效果

• 特点：

  • 平滑噪声、去除细小纹理。

  • 边缘变模糊（高频信息丢失）。

• 典型应用：

  • 去噪（高斯模糊）。

  • 图像平滑（如皮肤磨皮）。

(2) 高通滤波效果

• 特点：

  • 突出边缘和细节。

  • 背景亮度降低（低频信息被抑制）。

• 典型应用：

  • 边缘检测（如Sobel、Canny预处理）。

  • 锐化图像（如Unsharp Mask）。

4. 数学表达式对比

(1) 理想低通滤波器（ILPF）

• D(u,v)D(u,v)：频率点到中心的距离，D0D0：截止频率。

(2) 理想高通滤波器（IHPF）

5. 实际应用示例

高通滤波（边缘增强）

6. 关键区别总结

7. 如何选择？

• 需要平滑图像（如去噪）→ 低通滤波。

• 需要突出边缘或纹理（如检测缺陷）→ 高通滤波。

• 组合使用：例如先高通滤波提取边缘，再低通滤波平滑背景（频域多波段处理）。