第一篇：中南大學(xué)數(shù)字圖像處理實驗報告

實 驗 報 告

實驗名稱 課程名稱

圖像變換及頻域濾波

數(shù)字圖像處理

姓名

成

績

班級

學(xué)號

日期

地點

實驗一 圖像變換及頻域濾波

一.實驗?zāi)康?/p>

（1）編寫快速傅里葉變換算法程序，驗證二維傅里葉變換的平移性和旋轉(zhuǎn)不變。；（2）實現(xiàn)圖像頻域濾波，加深對頻域圖像增強的理解。二.實驗環(huán)境及開發(fā)工具

Windws XP、MATALAB7.0、Visual C++、Visual Basic 三．實驗方法

1．驗證二維傅里葉變換的平移性和旋轉(zhuǎn)不變性；

a．要驗證證其平移特性,就先建立一個二維圖象,然后再對其平移,通過觀察兩者的頻譜圖來觀察平移特性,為了方便起見,我們選擇特殊情況來分析,令u0=v0=N/2,使f2(x,y)?(?1)x?yf1(x,y)??F(u-N/2,v-N/2),達(dá)到將原始F(U,V)四周頻譜移到中心的效果,及達(dá)到頻譜中心化。

b．驗證旋轉(zhuǎn)不變性可以通過將原始數(shù)組的通過移動45度,然后再比較旋轉(zhuǎn)后與旋轉(zhuǎn)前的頻譜,得出頻譜旋轉(zhuǎn)不變性的結(jié)論。具體步驟：

1）產(chǎn)生如圖1所示圖像f1(x,y)（128×128大小，暗處=0，亮處=255）2）同屏顯示原圖f1和FFT(f1)的幅度譜圖。

3）若令f2(x,y)?(?1)x?yf1(x,y)，重復(fù)以上過程，比較二者幅度譜的異同。4）將f2(x,y)順時針旋轉(zhuǎn)45度得到f3(x,y)，顯示FFT(f3)的幅度譜，并與FFT(f2)的幅度譜進行比較。

圖1實驗圖象f1(x, y)

2.實現(xiàn)圖像頻域濾波，加深對頻域圖像增強的理解。頻率域中進行增強是相當(dāng)直觀的,主要步驟有: 1）計算需要增強的圖象的傅立葉變換;2）將其與一個(根據(jù)需要設(shè)計的)轉(zhuǎn)移的函數(shù)相乘;3）再將結(jié)果反傅立葉變換以得到增強的圖象.為了直觀的展示頻域增強,可以通過下面任務(wù)來展現(xiàn): 對如圖2所示的數(shù)字圖像lena.img（256×256大小、256級灰度）進行頻域的理想低通、高通濾波，同屏顯示原圖、幅度譜圖和低通、高通濾波的結(jié)果圖。

四.實驗分析

1．驗證二維傅里葉變換的平移性和旋轉(zhuǎn)不變性 1）建立一個二維數(shù)組并要求該數(shù)組能夠顯示成圖1.a=zeros(128,128)for y=54:74 for x=34:94 a(x,y)=1;end end

然后再用顯示圖象的函數(shù)顯示即可, 在此我們用imshow(a)語句。為了得到幅度譜圖,可以地數(shù)組a進行快速傅立葉變換,然后再用

圖2 實驗圖象lena.img Mesh語句便可得到其幅度譜.2）觀察其平移特性。

根據(jù)實驗方法中的分析,構(gòu)造一個新的數(shù)組存入平移后的原數(shù)組,通過在嵌套中加入語句b(x,y)=(-1).^(x+y).*a(x,y);即可,然后再用類似上面的方法畫出圖象和幅度譜.3）驗證其旋轉(zhuǎn)不變性。

首先將所得圖畫旋轉(zhuǎn)45度,這需要通過將數(shù)組先相應(yīng)的旋轉(zhuǎn),這個旋轉(zhuǎn)有兩種方式:（1）根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的圖象算出旋轉(zhuǎn)后的數(shù)組形式,通過點與點之間的變換來實現(xiàn),需要分區(qū)間來畫圖和構(gòu)建新的數(shù)組.然后用imshow來顯示.(2)直接用IMROTATE(A,ANGLE,METHOD)語句,其中A表示數(shù)組,ANGLE表示旋轉(zhuǎn)角度,METHOD表示旋轉(zhuǎn)方向.我們令t=imrotate(a,315,'nearest','crop')令可將數(shù)組a逆時針旋轉(zhuǎn)135度,即相當(dāng)于順時針旋轉(zhuǎn)45度。

然后比較旋轉(zhuǎn)前后兩幅圖的差別以及其頻率譜和幅度譜的異同。最后可以得結(jié)論。

2.實現(xiàn)圖像頻域濾波

1）讀出圖片,并生成圖片的數(shù)組.首先要將lena.img與MATLAB程序文檔放在一個目錄下面,然后再用語句a=fopen('lena.img','r');b=fread(a,[256,256],'uchar');打開圖片并獲得組成該圖片的數(shù)組.然后用imshow(b),便可得到lena的人頭圖片.其次與上面任務(wù)一樣,對圖片數(shù)組進行快速傅立葉變換,然后用mesh()語句畫出他的幅度譜圖, 2）進行頻域增強的低通濾波部分。

頻域法的過程是： f(x,y)??g(x,y).理想低通濾波的轉(zhuǎn)移函數(shù)需滿足以下條件: 正變換----F(u,v)---?

修正H(u,v)---G(u,v)---?

反變換H(u,v)H(u,v)=1;當(dāng)D(u,v)<=Do時;H(u,v)=0;當(dāng)D(u,v)> Do時;其中Do是一個非負(fù)整數(shù), D(u,v)是反映點(u,v)到頻率平面原點的距離。當(dāng)小于Do的頻率可以完全不受影響的通過濾波器,而大于Do的則完全不能通過濾波器,該Do可以形象的表示成截斷頻率。

在低通濾波時,分別令Do等于88,24,11,5時,可得到低通濾波后的結(jié)果圖象,通過觀察其圖象與幅度譜圖來理解低通濾波的特性.3）進行頻域增強的高通濾波部分。

一個2---D理想高通濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)滿足下列條件 H(u,v)H(u,v)=0;當(dāng)D(u,v)<=Do時;H(u,v)=1;當(dāng)D(u,v)> Do時;所得到的結(jié)果恰好與低通濾波相反, 當(dāng)大于Do的頻率可以完全不受影響的通過濾波器,而小于Do的則完全不能通過濾波器。

在高通濾波時,分別令Do等于2,8,24時,分別得到高通濾波后的結(jié)果圖像,通過觀察其圖象與幅度譜圖來理解高通濾波的特性。關(guān)于此部分主要的函數(shù)語句是:（1）m=abs(b);m0=15*log(m+1.001);surf(m0);求出數(shù)組之后將其進行fft2得到m,然后求出其絕對值,為了避免其數(shù)值過大,求其對數(shù),且為了避免出現(xiàn)0和1的情況,可以在m的基礎(chǔ)上加上1.001,最后用surf()函數(shù)顯示出3----D效果.(2)r=24;

for x=1:256 for y=1:256

if(x-128).^2+(y-128).^2

end

end

通過對r數(shù)值的改變,和if條件的變化來實現(xiàn)不同的低通和高通情況下的濾波.五.實驗結(jié)果及結(jié)論

1．驗證二維傅里葉變換的平移性和旋轉(zhuǎn)不變性；

1.1 產(chǎn)生的圖像f1(x,y)與fft2(f1)幅度譜的程序如下：

clear all;close all;a=zeros(128,128)for y=54:74 for x=34:94 a(x,y)=1;end end figure(1)a1=fft2(a);subplot(1,2,1);imshow(a);subplot(1,2,2);a2=abs(a1);mesh(a2);for x=1:128 for y=1:128

b(x,y)=(-1).^(x+y).*a(x,y);end end figure(2)b1=fft2(b);subplot(1,2,1);

imshow(b);subplot(1,2,2);b2=abs(b1);mesh(b2);

figure(3)

t=imrotate(a,315,'nearest','crop')t1=fft2(t);subplot(1,2,1);imshow(t);subplot(1,2,2);t2=abs(t1);surf(t2);

結(jié)果如圖

1.2 令f2(x,y)?(?1)x?yf1(x,y)，則圖像f2與FFT(f2)的幅度譜圖如下：

結(jié)果分析：對比兩圖可以得到,1.2得的圖就是將1.1得的圖的頻譜往中心移.即稱為頻譜中心化,將能量集中的4個角往中心靠攏。

1.3若將f2(x,y)順時針旋轉(zhuǎn)45°得到f3(x,y)，則f3及FFT(f3)的幅度譜圖如下

結(jié)果分析：將1.3得的圖與1.1得的圖比較可知,將原圖移動旋轉(zhuǎn)45度以后,幅度譜圖仍然沒的改變,圖象能量依然集中在4個角。2.實現(xiàn)圖像頻域濾波

2.1 對數(shù)字圖像lena.img 進行頻域的理想低通，同屏顯示原圖、幅度譜圖和低通濾波的結(jié)果圖。其中，取理想低通濾波的半徑R分別為88、24、11和5。

程序代碼如下（取r=8時）

clear all;close all;

a=fopen('C:UserslenovoDesktoplena.img','r');b=fread(a,[256,256],'uchar');fclose(a);figure(1)subplot(1,2,1)imshow(b,[0,255]);b=fft2(b)m=abs(b);subplot(1,2,2)m0=15*log(m+1.001)surf(m)q=b;

t=fftshift(q)r=8;for x=1:256 for y=1:256

if(x-128).^2+(y-128).^2>r.^2;t(x,y)=0;

end

end end h2=abs(t);

h02=15*log(1.001+h2)figure(2)

imshow(h02,[0,255]);t=ifftshift(t);z=ifft2(t);figure(3);subplot(1,2,1)imshow(z,[0,255]);n=fft2(z);subplot(1,2,2);n=15*log(1.001+abs(n));surf(n);結(jié)果如下：

原圖像及其頻譜圖

R=88時的理想低通濾波結(jié)果圖和濾波頻譜圖

RR=24時的理想低通濾波結(jié)果圖和濾波幅度譜圖

R=11時的理想低通濾波結(jié)果圖和濾波頻譜圖

R=5時的理想低通濾波結(jié)果圖和濾波頻譜圖

當(dāng) R=5 時，濾波后的圖像很模糊，無法分辨；

當(dāng) R=11 時，濾波后的圖像比較模糊，但基本能分辨出人臉的形狀； 當(dāng) R=24 時，濾波后的圖像有些模糊，能分辨出臉上的器官輪廓，但由于理想低通濾波器在頻域的銳截止特性，濾波后的圖像有較明顯的振鈴現(xiàn)象；

當(dāng) R=88 時，濾波后的圖像比較清晰，但高頻分量損失后，圖像邊沿與文字變的有些模糊，在圖像的邊框附近仍有振鈴現(xiàn)象。

2.2 對數(shù)字圖像lena.img 進行頻域的理想高通，同屏顯示原圖、幅度譜圖和高通濾波的結(jié)果圖。其中，取理想高通濾波的半徑R 分別為2、8 和24：

原圖像及其頻譜圖

R=2時的理想高通濾波結(jié)果圖和濾波頻譜圖

R=8時的理想高通濾波結(jié)果圖和濾波頻譜圖

R=24時的理想高通濾波結(jié)果圖和濾波頻譜圖

注：對理想高通濾波后的圖像用直接灰度變換方法作了灰度范圍的擴展。

當(dāng) R=2 時，濾波后的圖像無直流分量，但灰度的變化部分基本上都保留了； 當(dāng) R=8時，濾波后的圖像在文字和圖像邊緣部分的信息仍然保留； 當(dāng) R=24 時，濾波后的圖像只剩下文字和白條邊緣等信號突變的部分。

六、實驗心得

?、熟悉了MATLAB7.0的使用

?、驗證了二維傅里葉變換的平移性和旋轉(zhuǎn)不變性。

?、實現(xiàn)了對圖像的頻域濾波，掌握了頻域圖像增強,了解了低通濾波對圖像的影響。

實 驗 報 告

實驗名稱 課程名稱

空間域圖像增強 數(shù)字圖像處理

姓名

成 馬 力

績

班級

學(xué)電子信息1101

號

0909110108

日期 2013.11.29--2013.10.7

地點

綜合實驗樓四樓

實驗二 空間域圖像增強

一、實驗?zāi)康?/p>

1、了解空間域圖像增強的各種方法（點處理、掩模處理）；

2、通過編寫程序掌握采用直方圖均衡化進行圖像增強的方法；

3、使用鄰域平均法編寫程序?qū)崿F(xiàn)圖像增強，進一步掌握掩模法及其改進（加門限法）消除噪聲的原理；

二、實驗環(huán)境及開發(fā)工具

Windws2000/XP、MATLAB 6.x、Visual C++、Visual Basic或其它

三、實驗方法

對如圖所示的兩幅128×128、256級灰度的數(shù)字圖像fing_128.img和cell_128.img進行如下處理：

指紋圖fing_128.img 顯微醫(yī)學(xué)圖像（1）對原圖像進行直方圖均衡化處理，同屏顯示處理前后圖像及其直方圖，比 較異同，并回答為什么數(shù)字圖像均衡化后其直方圖并非完全均勻分布。（2）對原圖像加入點噪聲，用4-鄰域平均法平滑加噪聲圖像（圖像四周邊界不處理，下同），同屏顯示原圖像、加噪聲圖像和處理后的圖像。

①不加門限； ②加門限T?11（其中f(m,n)?2??f(i,j)）f(m,n)，2Nij

四、實驗結(jié)果及分析

1、直方圖均衡化處理 程序如下：

clear all;close all;

fid=fopen('C:UserslenovoDesktopfing_128.img','r');

f=fread(fid,[128,128],'uchar');subplot(2,1,1);imshow(f,[0,255]);q=zeros(1,256);for x=1:128 for y=1:128

q(f(x,y)+1)=q(f(x,y)+1)+1;end end

s=q./(128*128);X=0:255;subplot(2,1,2);bar(X,s');figure;

t=zeros(1,256);t(1)=s(1);for i=2:256

t(i)=t(i-1)+s(i);end

subplot(2,1,1);bar(X,t');

t0=floor(255*t+0.5);subplot(2,1,2);bar(X,t0');figure;

t1=zeros(1,256);for i=1:256

t1(t0(i)+1)=s(i)+t1(t0(i)+1);end

subplot(2,1,1);bar(X,t1');f1=zeros(128,128)for x=1:128 for y=1:128

f1(x,y)=t0(f(x,y)+1);end end

subplot(2,1,2);imshow(f1,[0,255]);運行結(jié)果：

（1）、指紋均衡化處理

（2）、細(xì)胞的均衡化處理

2、對原圖像加入點噪聲

程序代碼 不加門限：

clear all;close all;fid=fopen('C:UserslenovoDesktopfing_128.img','r');

f=fread(fid,[128,128],'uchar');subplot(2,2,1);imshow(f,[0,255]);for x=1:128 for y=1:128 if x==y f(x,y)=255;elseif x+y==100 f(x,y)=0;end end end

subplot(2,2,2);imshow(f,[0,255]);f0=f;for x=2:127 for y=2:127

f0(x,y)=(f((x-1),y)+f((x+1),y)+f(x,(y-1))+f(x,(y+1)))./4;

end end

subplot(2,2,3);imshow(f0,[0,255]);t=fft2(f);T=t(1,1)/128;

f1=f;for x=2:127 for y=2:127

h=(f((x-1),y)+f((x+1),y)+f(x,(y-1))+f(x,(y+1)))./4;

if abs(f(x,y)-h)>T f1(x,y)=h;else

f1(x,y)=f(x,y);end end end

subplot(2,2,4);imshow(f1,[0,255]);運行結(jié)果：

加門限：

clear all;close all;

fid=fopen('C:UserslenovoDesktopfing_128.img','r');

fg=fread(fid,[128,128],'uchar');

subplot(2,2,1);imshow(fg,[0,255]);a=randn(128,128);f=a.*20+fg;subplot(2,2,2);imshow(f,[0,255]);f0=f;for x=2:127 for y=2:127

f0(x,y)=(f((x-1),y)+f((x+1),y)+f(x,(y-1))+f(x,(y+1)))./4;

end end

subplot(2,2,3);imshow(f0,[0,255]);t=fft2(f);T=t(1,1)/128;f1=f;for x=2:127 for y=2:127

h=(f((x-1),y)+f((x+1),y)+f(x,(y-1))+f(x,(y+1)))./4;

if abs(f(x,y)-h)>T f1(x,y)=h;else

f1(x,y)=f(x,y);end

end end

subplot(2,2,4);imshow(f1,[0,255]);運行結(jié)果：

（2）細(xì)胞加入噪聲及去噪

3、結(jié)果分析

（1）直方圖均衡化處理后圖像的對比度增強，變得相對清晰，達(dá)到了圖像增強的效果。

（2）去噪的同時圖像的某些細(xì)節(jié)變得模糊。

五、實驗心得

1、通過本次試驗了解了空間域圖像增強的各種方法，如點處理、掩模處理等。

2、學(xué)會并掌握了編寫采用直方圖均衡化進行圖像增強的方法。

實 驗 報 告

實驗名稱 課程名稱

圖像邊緣檢測 數(shù)字圖像處理

姓名

成 馬 力

績

班級

學(xué)電子信息1101

號

0909110108

日期

地2013.11.19

點

綜合實驗樓四樓

實驗三

圖像邊緣檢測

一、實驗?zāi)康?/p>

（1）了解并掌握使用微分算子進行圖像邊緣檢測的基本原理；

（2）編寫程序使用Laplacian算子（二階導(dǎo)數(shù)算子）實現(xiàn)圖像銳化，進一步理解圖像銳化的實質(zhì)；

（3）掌握使用不同梯度算子（一階導(dǎo)數(shù)算子）進行圖像邊緣檢測的原理、方法，根據(jù)實驗結(jié)果分析各種算子的工作效果；

（4）總結(jié)實驗過程（實驗報告，左側(cè)裝訂）：方案、編程、調(diào)試、結(jié)果、分析、結(jié)論。

二、實驗環(huán)境

操作系統(tǒng)：Windws2000/XP所用軟件： MATLAB

6、Visual C++、Visual Basic或其它

三、實驗內(nèi)容及步驟

對256×256大小、256級灰度的數(shù)字圖像lena.img（如圖5.1所示）進行如下處理：

（1）對原圖像進行銳化處理，顯示處理前、后圖像：

用Laplacian算子進行銳化，分??1和??2兩種情況，各按如下不同情況給出處理結(jié)果，并回答提出的問題：

2g(m,n)?f(m,n)???f 1①

圖1 實驗圖象lena.img ② g2(m,n)?4?f(m,n)??[f(m?1,n)?f(m?1,n)?f(m,n?1)?f(m,n?1)] 問題：（1）f(m,n)和g1(m,n)、g2(m,n)之間有何關(guān)系？g2(m,n)代表圖像中的哪些信息？由此得出圖像銳化的實質(zhì)是什么？

（2）分別利用Roberts、Prewitt和Sobel邊緣檢測算子，對原圖像進行邊緣檢測，顯示處理前、后圖像。

四、實驗結(jié)果與分析 程序代碼：

clear all;close all;fid=fopen('C:UserslenovoDesktoplena.img','r');f=fread(fid,[256,256],'uchar');subplot(2,2,1);imshow(f,[0,255]);g1=f;g2=f;a=1;for x=2:255 for y=2:255

g1(x,y)=f(x,y)-(f((x-1),y)+f((x+1),y)+f(x,(y-1))+f(x,(y+1))-f(x,y).*4).*a;

g2(x,y)=f(x,y).*4*a-(f((x-1),y)+f((x+1),y)+f(x,(y-1))+f(x,(y+1))).*a;end end subplot(2,2,2);imshow(g1,[0,255]);subplot(2,2,3);imshow(g2,[0,255]);運行結(jié)果

a=1時原圖、g1和g2的圖像

a=2時原圖、g1和g2的圖像

利用Roberts、Prewitt和Sobel算子對lena.img進行邊緣檢測 程序代碼：

clear all;close all;fid=fopen('C:UserslenovoDesktoplena.img','r');f=fread(fid,[256,256],'uchar');GR=f;GP=f;GS=f;for x=2:255 for y=2:255 GRx(x,y)=f(x,y)-f(x+1,y+1);GRy(x,y)=f(x,y+1)-f(x+1,y);GR(x,y)=sqrt((GRx(x,y)).^2+(GRy(x,y)).^2);

GPx(x,y)=(f(x-1,y+1)+f(x,y+1)+f(x+1,y+1))/3-(f(x-1,y-1)+f(x,y-1)+f(x+1,y-1))/3;

GPy(x,y)=(f(x-1,y-1)+f(x-1,y)+f(x-1,y+1))/3-(f(x+1,y-1)+f(x+1,y)+f(x+1,y+1))/3;GP(x,y)=sqrt((GPx(x,y)).^2+(GPy(x,y)).^2);

GSx(x,y)=(f(x-1,y+1)+2*f(x,y+1)+f(x+1,y+1))/3-(f(x-1,y-1)+2*f(x,y-1)+f(x+1,y-1))/3;

GSy(x,y)=(f(x-1,y-1)+2*f(x-1,y)+f(x-1,y+1))/3-(f(x+1,y-1)+2*f(x+1,y)+f(x+1,y+1))/3;GS(x,y)=sqrt((GSx(x,y)).^2+(GSy(x,y)).^2);end end subplot(2,2,1);imshow(f,[0,255]);title('?-í???');subplot(2,2,2);imshow(GR,[0,255]);title('Roberts');subplot(2,2,3);imshow(GP,[0,255]);title('Prewitt');subplot(2,2,4);imshow(GS,[0,255]);title('Sobel');運行結(jié)果：

a=2時原圖、g1和g2的圖像 分析：

g1(m,n)和g2(m,n)是f(m,n)的兩個分量；g2(m,n)代表圖像中的低頻信息；因此得出圖像銳化的實質(zhì)是對原圖像進行變換，保留高頻成分。

五、實驗結(jié)論

1、通過本實驗了解了并掌握了使用微分算子進行圖像邊緣檢測的基本原理；

2、學(xué)會使用Laplacian算子（二階導(dǎo)數(shù)算子）實現(xiàn)圖像銳化的程序編寫。

3、掌握了使用不同梯度算子（一階導(dǎo)數(shù)算子）進行圖像邊緣檢測的原理、方法。

六、參考文獻(xiàn)

[1] R.C.Gonzalez & R.E Woods.Digital Image Processing(2E).Prentice Hall PTR，2002 中譯本：阮秋琦等譯.數(shù)字圖像處理(第二版).北京：電子工業(yè)出版社，2005.3 [2] 岡薩雷斯.數(shù)字圖像處理(MATLAB 版).北京：電子工業(yè)出版社，2005.9 [3] K.R.Castleman.數(shù)字圖像處理.朱志剛等譯.北京：電子工業(yè)出版社，1998.9 [4] 章毓晉.圖象工程(上冊)—圖象處理和分析.北京：清華大學(xué)出版社，2003.7 [5] 何斌.Visual C++數(shù)字圖像處理(第二版).北京：人民郵電出版社，2002.1

第二篇：數(shù)字圖像處理實驗報告

實 驗 報 告 書

系部學(xué)生專業(yè)班

實驗

名稱姓名名稱 級時間：

： ： ：

：

實驗一 直方圖均衡

一、實驗?zāi)康?/p>

在學(xué)習(xí)圖像直方圖的概念、計算方法、性質(zhì)和相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)上，生成、繪制圖像的直方圖，并應(yīng)用MATLAB編程實現(xiàn)圖像直方圖均衡化程序。

二、實驗內(nèi)容

（1）計算并繪制圖像直方圖；

（2）編程實現(xiàn)圖像的直方圖均衡化處理，顯示均衡前后的直方圖和圖像；

三、實驗運行結(jié)果

四、實驗中遇到的問題及解決方法

1、顯示無法找到圖像文件，應(yīng)將圖片與xx.m文件置于同一文件夾；

2、編程過程中應(yīng)注意標(biāo)點的輸入法，應(yīng)該用英文輸入，否則會報錯。

3、編程完成后運行時輸入文件名與保存時文件名相同，區(qū)分大小寫。

五、思考題

（1）、灰度直方圖可以反映一幅圖像的哪些特征？ 答：

1、表征了圖像的一維信息。只反映圖像中像素不同灰度值出現(xiàn)的次數(shù)（或頻數(shù)）而未反映像素所在位置。

2、與圖像之間的關(guān)系是多對一的映射關(guān)系。一幅圖像唯一確定出與之對應(yīng)的直方圖，但不同圖像可能有相同的直方圖。

3、子圖直方圖之和為整圖的直方圖。(2)均衡化后的直方圖有何特點？

答：經(jīng)直方圖均衡化處理后，可以得到一副改善了質(zhì)量的新圖像。這幅圖像的灰度層次將不再是呈黑暗色調(diào)的圖像，而是一副灰度層次較為適中的、比原始圖像清晰、明快得多的圖像。處理的結(jié)果使圖像更適合與人的視覺特征或機器的識別系統(tǒng)。

六、實驗心得體會

本次實驗中，因為初學(xué)這個軟件，我學(xué)習(xí)到了在程序中關(guān)于圖像的運用，以及也復(fù)習(xí)了課本上的許多知識，加深了對直方圖均衡化的理解。

七、程序清單

clear all;I=imread('lena_gray_256.tif');%打開一幅灰度圖像 [m,n]=size(I);p=m*n;J=imhist(I)./p;

%計算圖像的歸一化直方圖 subplot(1,3,1),imshow(I)； subplot(1,3,2),imhist(I,64)； subplot(1,3,3),plot(J)；

（2）直方圖均衡化

clear all;Im=imread('region.jpg');J=histeq(Im);%均衡化 subplot(2,2,1);imshow(Im);title('原圖');%顯示原圖 subplot(2,2,2);imhist(Im);title('原圖直方圖');%顯示原圖的直方圖 subplot(2,2,3);imshow(J);title('均衡化結(jié)果');%顯示均衡化后的圖像 subplot(2,2,4);imhist(J);title('均衡化結(jié)果的直方圖');%顯示均衡化后的直方圖

實驗二 頻域圖像增強

一、實驗?zāi)康?/p>

1、頻域圖像增強

2、掌握基于頻域的圖像增強方法。

二、實驗內(nèi)容

（1）編程實現(xiàn)圖像的理想低通和高通濾波；（2）編程實現(xiàn)圖像的巴特沃斯低通和高通濾波。

三、實驗運行結(jié)果

四、實驗中遇到的問題及解決方法

顯示圖像無法打開，最終查出來時圖像格式弄錯了。

五、思考題

分析為什么圖像通過低通濾波器后變得模糊？為什么通過高通濾波器后得到銳化結(jié)果？

答：圖像的精細(xì)結(jié)構(gòu)及突變部分主要由高頻成分起作用，故經(jīng)低通濾波后圖像的精細(xì)結(jié)構(gòu)消失，變得模糊；經(jīng)高通濾波后圖像得到銳化。

六、實驗心得體會

本實驗中遇到很多問題及錯誤，例如圖像打不開、處理后圖像模糊等，都是經(jīng)常容易發(fā)生的錯誤，最后實驗幾次，就能夠逐一自己解決了。使自己對數(shù)字圖像處理課程中的許多問題有了更實際和確切的深入了解。

七、程序清單

clc;clear;data4=imread('lena.gif');subplot(3,2,1);imshow(data4);title('原圖');i=fft2(data4);subplot(3,2,2);i=fftshift(i);z=log(abs(i));x=0:1:255;y=0:1:255;[x,y]=meshgrid(x,y);mesh(z);%以三維坐標(biāo)顯示該圖像頻譜圖title('原圖頻譜');[n,m]=size(i);%for k=1:1:n for l=1:1:m if(k^2+l^2)>=190^2 % result(k,l)=0;else result(k,l)=i(k,l);end end end subplot(3,2,4);

對該圖進行低通濾波 選取D=190

z=log(abs(result));%三維方式顯示低通濾波后的頻譜圖 x=0:1:255;y=0:1:255;[x,y]=meshgrid(x,y);mesh(z);title('理想低通濾波后的頻譜');subplot(3,2,3);%新建圖像顯示窗口 result=fftshift(result);%濾波后的數(shù)據(jù)去中心化 b=ifft2(result);%逆傅里葉變換 imshow(uint8(abs(b)));title('理想低通濾波后的圖像');subplot(3,2,6);%新建圖像顯示窗口 % [n,m]=size(c);%對原圖進行高通濾波 for k=1:1:n for l=1:1:m if(k^2+l^2)<=190^2 %選取D=190 result(k,l)=0;else result(k,l)=i(k,l);end end end z=log(abs(result));x=0:1:255;%三維方式顯示高通濾波前的頻譜圖 y=0:1:255;[x,y]=meshgrid(x,y);mesh(z);title('理想高通濾波后的頻譜');subplot(3,2,5);result=fftshift(result);%濾波后的數(shù)據(jù)去中心化 d=ifft2(result);%逆傅里葉變換

imshow(uint8(abs(d)));title('理想高通濾波后的圖像');%頻域增強（巴特沃斯原型）

%二階巴特沃斯（Butterworth）低通濾波器 %clc;%clear;Figure;J1=imread('lena.gif');subplot(3,2,1);imshow(J1);title('原圖');f=double(J1);g=fft2(f);% 傅立葉變換 g=fftshift(g);% 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)矩陣 subplot(3,2,2);x=0:1:255;y=0:1:255;[x,y]=meshgrid(x,y);z=log(abs(g));%取幅度 mesh(z);%以三維坐標(biāo)顯示該圖像頻譜圖 title('原圖頻譜');[M,N]=size(g);nn=2;% 二階巴特沃斯(Butterworth)低通濾波器 d0=20;m=fix(M/2);n=fix(N/2);for i=1:M for j=1:N d=sqrt((i-m)^2+(j-n)^2);h=1/(1+0.414*(d/d0)^(2*nn));% 計算低通濾波器傳遞函數(shù) result(i,j)=h*g(i,j);

end end subplot(3,2,4);x=0:1:255;y=0:1:255;[x,y]=meshgrid(x,y);z=log(abs(result));%取幅度 mesh(z);%以三維坐標(biāo)顯示該圖像頻譜圖 title('低通濾波后的頻譜');result=ifftshift(result);J2=ifft2(result);J3=uint8(abs(J2));subplot(3,2,3);imshow(J3);title('低通濾波后的圖像');

%利用二階巴特沃斯（Butterworth）高通濾波器

nn=2;% 二階巴特沃斯(Butterworth)高通濾波器 d0=5;m=fix(M/2);n=fix(N/2);for i=1:M for j=1:N d=sqrt((i-m)^2+(j-n)^2);if(d==0)h=0;else h=1/(1+0.414*(d0/d)^(2*nn));% 計算傳遞函數(shù) end result(i,j)=h*g(i,j);

end end subplot(3,2,6);x=0:1:255;y=0:1:255;[x,y]=meshgrid(x,y);z=log(abs(result));%取幅度 mesh(z);%以三維坐標(biāo)顯示該圖像頻譜圖 title('高通濾波后的頻譜');result=ifftshift(result);J2=ifft2(result);J3=uint8(abs(J2));subplot(3,2,5);imshow(J3);title('高通濾波后的圖像');

實驗三 圖像邊緣檢測與連接

一、實驗?zāi)康?/p>

圖像邊緣檢測與連接

二、實驗內(nèi)容

（1）編程實現(xiàn)一階差分邊緣檢測算法，包括Robert梯度算子、Prewitt算子、Sobel算子等；（2）編程實現(xiàn)二階差分拉普拉斯邊緣檢測算法以及LoG檢測法和Canny檢測法；（3）分析與比較各種邊緣檢測算法的性能；

（4）編程實現(xiàn)Hough變換提取直線

（5）分析Hough變換檢測性能；

三、實驗運行結(jié)果

四、實驗中遇到的問題及解決方法

拷貝文件后沒改文件名，直接執(zhí)行時出現(xiàn)錯誤，最后重新修改后重新編譯，使之成功。

五、思考題

（1）邊緣的方向是什么意思？為什么要考慮邊緣的方向？

答：邊緣常常意味著一個區(qū)域的終結(jié)和另一個區(qū)域的開始，圖像的邊緣也包含了物體的形狀的重要信息，他不僅在分析圖像時大幅度的減少了要處理的信息量，而且還保護了目標(biāo)的邊界結(jié)構(gòu)。所以考慮邊緣的方向很重要。

（2）Hough變換原理是什么？

答：Hough變換的基本原理在于利用點與線的對偶性，將原始圖像空間的給定的曲線通過曲線表達(dá)形式變?yōu)閰?shù)空間的一個點。這樣就把原始圖像中給定曲線的檢測問題轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)找參數(shù)空間的峰值問題。也即把檢測整體特性轉(zhuǎn)化為檢測局部特性。比如直線、橢圓、圓、弧線等。

六、實驗心得體會

對于一些圖像處理的函數(shù)不是很了解，只能夠按課本的參照函數(shù)拷貝做實驗，對于其中的一些函數(shù)問題理解不是很透徹，有些甚至完全不懂。還得繼續(xù)努力。

七、程序清單

1、邊緣檢測

由edge函數(shù)實現(xiàn)各算子對圖像的邊緣檢測

clear all;I = imread('d:office.bmp');I=rgb2gray(I);BW1 = edge(I,'sobel');

%利用Sobel算子進行邊緣檢測 BW2 = edge(I,'roberts');%利用roberts算子進行邊緣檢測 BW3 = edge(I,'prewitt');%利用prewitt算子進行邊緣檢測 BW4 = edge(I,'log');

%利用log算子進行邊緣檢測 BW5 = edge(I,'canny');

%利用canny算子進行邊緣檢測 subplot(2,3,1),imshow(I)subplot(2,3,2),imshow(BW1)subplot(2,3,3),imshow(BW2)subplot(2,3,4),imshow(BW3)

subplot(2,3,5),imshow(BW4)subplot(2,3,6),imshow(BW5)

2、邊緣連接

使用Hough變換作線檢測和連接

clear all;

RGB = imread('d:M_M.bmp');I=RGB;%I = rgb2gray(RGB);BW = edge(I,'canny');

% 利用Canny算子提取圖像邊緣 [H,T,R] = hough(BW,'RhoResolution',0.5,'ThetaResolution',0.5);figure(1), imshow(T,R,H,[],'notruesize'), axis on, axis normal xlabel('T'), ylabel('R')p = houghpeaks(H,5,'threshold',ceil(0.3*max(H(:))));

%找到5個較明顯的Hough變換峰值

hold on plot(T(p(:,2)),R(p(:,1)),'s','color','white');lines = houghlines(BW,T,R,p,'FillGap',10,'MinLength',10);

%查找并鏈接線段

figure, imshow(BW), hold on %在二值圖中疊加顯示這些線段 for k = 1:length(lines)

xy = [lines(k).point1;lines(k).point2];

plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');end

第三篇：數(shù)字圖像處理實驗報告

數(shù)字圖像處理

實驗報告

目錄

1.數(shù)字圖像處理簡介

2.實驗?zāi)康?.實驗內(nèi)容

4.實驗結(jié)果及代碼展示

5.算法綜述

6.Matlab優(yōu)勢

7.總結(jié)

8.存在問題

一、數(shù)字圖像處理簡介

圖像處理，是對圖像進行分析、加工、和處理，使其滿足視覺、心理以及其他要求的技術(shù)。圖像處理是信號處理在圖像域上的一個應(yīng)用。目前大多數(shù)的圖像是以數(shù)字形式存儲，因而圖像處理很多情況下指數(shù)字圖像處理。此外，基于光學(xué)理論的處理方法依然占有重要的地位。

圖像處理是信號處理的子類，另外與計算機科學(xué)、人工智能等領(lǐng)域也有密切的關(guān)系。

傳統(tǒng)的一維信號處理的方法和概念很多仍然可以直接應(yīng)用在圖像處理上，比如降噪、量化等。然而，圖像屬于二維信號，和一維信號相比，它有自己特殊的一面，處理的方式和角度也有所不同。

二、實驗?zāi)康?/p>

鞏固所學(xué)知識，提高所學(xué)能力

三、實驗內(nèi)容

利用matlab的GUI程序設(shè)計一個簡單的圖像處理程序，并含有如下基本功能： 1.讀入一幅RGB圖像，變換為灰度圖像和二值圖像，并在同一個窗口內(nèi)分成三個子窗口來分別顯示RGB圖像和灰度圖像，注上文字標(biāo)題 2.對給定圖像進行旋轉(zhuǎn)

3．對給定的圖像添加噪聲（椒鹽噪聲、高斯噪聲）

四、實驗結(jié)果及代碼展示

1.軟件設(shè)計界面

2.各模塊功能展示以及程序代碼

（1）讀入一幅RGB圖像，變換為灰度圖像和二值圖像，并在同一個窗口內(nèi)分成三個子窗口來分別顯示RGB圖像和灰度圖像，注上文字標(biāo)題

效果展示：

代碼：

a = imread('C:Documents and SettingsAdministrator桌面數(shù)字圖像舞美.JPG');

i = rgb2gray(a);I = im2bw(a,0.5);

subplot(3,1,1);imshow(a);title('源圖像')subplot(3,1,2);imshow(i);title('灰度圖像')subplot(3,1,3);imshow(I);title('二值圖像')

（2）圖像旋轉(zhuǎn) 原圖

效果展示：

代碼：

clc;clear all;close all;

Img=imread('D:My DocumentsMy Pictures5.JPG');Img=double(Img);[h w]=size(Img);alpha=pi/4;

wnew=w*cos(alpha)+h*sin(alpha);hnew=w*sin(alpha)+h*cos(alpha);wnew=ceil(wnew);

hnew=ceil(hnew);u0=w*sin(alpha);

T=[cos(alpha),sin(alpha);-sin(alpha),cos(alpha)];Imgnew2=zeros(hnew,wnew);Imgnew1=zeros(hnew,wnew);for u=1:hnew

for v=1:wnew

tem=T*([u;v]-[u0;0]);x=tem(1);y=tem(2);if x>=1&&x<=h&&y>=1&&y<=w x_low=floor(x);x_up=ceil(x);y_low=floor(y);y_up=ceil(y);if(x-x_low)<=(x_up-x)x=x_low;

else

x=x_up;

end

if(y-y_low)<=(y_up-y)y=y_low;

else

y=y_up;

end

p1=Img(x_low,y_low);p2=Img(x_up,y_low);p3=Img(x_low,y_low);p4=Img(x_up,y_up);s=x-x_low;t=y-y_low;Imgnew1(u,v)=Img(x,y);

Imgnew2(u,v)=(1-s)*(1-t)*p1+(1-s)*t*p3+(1-t)*s*p2+s*t*p4;end

end end

figure;imshow(Imgnew2,[]);B=imrotate(Img,alpha/pi*180);figure;imshow(B,[]);

（3）對給定的圖像添加噪聲（斑點噪聲、高斯噪聲）效果展示：

代碼：

I= imread('D:My DocumentsMy Pictures5.JPG');figure,subplot(211);imshow(I);title('原圖');J1=imnoise(I,'gaussian',0,0.02);

subplot(223);imshow(J);title('添加高斯噪聲');J=imnoise(I,'speckle',0.04);

subplot(224);imshow(J);title('添加斑點噪聲');

五、算法綜述 灰度圖像：

一幅完整的圖像，是由紅色、綠色、藍(lán)色三個通道組成的。紅色、綠色、藍(lán)色三個通道的縮覽圖都是以灰度顯示的。用不同的灰度色階來表示“ 紅，綠，藍(lán)”在圖像中的比重。通道中的純白，代表了該色光在此處為最高亮度，亮度級別是255。

通道是整個Photoshop顯示圖像的基礎(chǔ)。色彩的變動，實際上就是間接在對通道灰度圖進行調(diào)整。通道是Photoshop處理圖像的核心部分，所有的色彩調(diào)整工具都是圍繞在這個核心周圍使用的。

在計算機領(lǐng)域中，灰度數(shù)字圖像是每個像素只有一個采樣顏色的圖像。這類圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度，盡管理論上這個采樣可以任何顏色的不同深淺，甚至可以是不同亮度上的不同顏色?；叶葓D像與黑白圖像不同，在計算機圖像領(lǐng)域中黑白圖像只有黑色與白色兩種顏色；灰度圖像在黑色與白色之間還有許多級的顏色深度。但是，在數(shù)字圖像領(lǐng)域之外，“黑白圖像”也表示“灰度圖像”，例如灰度的照片通常叫做“黑白照片”。在一些關(guān)于數(shù)字圖像的文章中單色圖像等同于灰度圖像，在另外一些文章中又等同于黑白圖像?；叶葓D像經(jīng)常是在單個電磁波頻譜如可見光內(nèi)測量每個像素的亮度得到的。

用于顯示的灰度圖像通常用每個采樣像素 8 位的非線性尺度來保存，這樣可以有 256 級灰度。這種精度剛剛能夠避免可見的條帶失真，并且非常易于編程。在醫(yī)學(xué)圖像與遙感圖像這些技術(shù)應(yīng)用中經(jīng)常采用更多的級數(shù)以充分利用每個采樣 10 或 12 位的傳感器精度，并且避免計算時的近似誤差。在這樣的應(yīng)用領(lǐng)域每個采樣 16 位即 65536 級得到流行。

二值圖像：

是指每個像素不是黑就是白，其灰度值沒有中間過渡的圖像。二值圖像一般用來描述文字或者圖形，其優(yōu)點是占用空間少，缺點是，當(dāng)表示人物，風(fēng)景的圖像時，二值圖像只能描述其輪廓，不能描述細(xì)節(jié)。這時候要用更高的灰度級。

二值圖像是每個像素只有兩個可能值的數(shù)字圖像。人們經(jīng)常用黑白、B&W、單色圖像表示二值圖像，但是也可以用來表示每個像素只有一個采樣值的任何圖像，例如灰度圖像等。

二值圖像中所有的像素只能從0和1這兩個值中取，因此在MATLAB中，二值圖像用一個由0和1組成的二維矩陣表示。這兩個可取的值分別對應(yīng)于關(guān)閉和打開，關(guān)閉表征該像素處于背景，而打開表征該像素處于前景。以這種方式來操作圖像可以更容易識別出圖像的結(jié)構(gòu)特征。二值圖像操作只返回與二值圖像的形式或結(jié)構(gòu)有關(guān)的信息，如果希望對其他類型的圖像進行同樣的操作，則首先要將其轉(zhuǎn)換為二進制的圖像格式，可以通過調(diào)用MATLAB提供的im2bw（）來實現(xiàn)。

二值圖像經(jīng)常出現(xiàn)在數(shù)字圖像處理中作為圖像掩碼或者在圖像分割、二值化和dithering的結(jié)果中出現(xiàn)。一些輸入輸出設(shè)備，如激光打印機、傳真機、單色計算機顯示器等都可以處理二值圖像。

二值圖像經(jīng)常使用位圖格式存儲。

二值圖像可以解釋為二維整數(shù)格Z，圖像變形處理領(lǐng)域很大程度上就是受到這個觀點啟發(fā)。

圖像旋轉(zhuǎn)：

圖像旋轉(zhuǎn)是指圖像以某一點為中心旋轉(zhuǎn)一定的角度,形成一幅新的圖像的過程。當(dāng)然這個點通常就是圖像的中心。既然是按照中心旋轉(zhuǎn),自然會有這樣一個屬性：旋轉(zhuǎn)前和旋轉(zhuǎn)后的點離中心的位置不變.根據(jù)這個屬性,我們可以得到旋轉(zhuǎn)后的點的坐標(biāo)與原坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系。由于原圖像的坐標(biāo)是以左上角為原點的,所以我們先把坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為以圖像中心為原點。假設(shè)原圖像的寬為w,高為h,（x0,y0）為原坐標(biāo)內(nèi)的一點,轉(zhuǎn)換坐標(biāo)后的點為（x1,y1）。那么不難得到： x1 = x0-w/2;y1 =-y0 + h/2;在新的坐標(biāo)系下,假設(shè)（x0,y0）距離原點的距離為r,點與原點之間的連線與x軸的夾角為b,旋轉(zhuǎn)的角度為a,旋轉(zhuǎn)后的點為（x1,y1）

噪聲：

是電路或系統(tǒng)中不含信息量的電壓或電流。在工業(yè)與自然界中，存在著各種干擾源（噪聲源），如大功率電力電子器件的接入、大功率用電設(shè)備的開啟與斷開、雷擊閃電等都會使空間電場和磁場產(chǎn)生有序或無序的變化，這些都是干擾源（或噪聲源）。這些源產(chǎn)生的電磁波或尖峰脈沖通過磁、電耦合或是通過電源線等路徑進入放大電路，各種電氣設(shè)備，形成各種形式的干擾。

斑點噪聲：

斑點噪聲是SAR成像系統(tǒng)的一大特色，源自基本分辨單元內(nèi)地物的隨機散射，在圖像上表現(xiàn)為信號相關(guān)（如在空間上相關(guān)）的小斑點，它既降低了圖像的畫面質(zhì)量，又嚴(yán)重影響圖像的自動分割、分類、目標(biāo)檢測以及其它定量專題信息的提取。

SAR圖像斑點噪聲的去除一方面要抑制圖像均勻區(qū)域斑點噪聲，另一方面要保持圖像邊緣和紋理細(xì)節(jié)信息。SAR斑點噪聲的抑制可通過非相干多視處理，也可使用空間域濾波實現(xiàn)。非相干多視處理會降低圖像的地面分辨率。因此，涌現(xiàn)出了一系列空間域濾波方法，如均值濾波、中值濾波、Lee濾波、Kuan濾波、Frost濾波、Sigma濾波以及Gamma Map濾波等。但這類算法存在自身無法克服的矛盾：一方面為增強斑點去噪效果需選較大的濾波窗口，另一方面為保持圖像的實際分辨率要求所選的窗口較小。

高斯噪聲：

所謂高斯噪聲是指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布（即正態(tài)分布）的一類噪聲。如果一個噪聲，它的幅度分布服從高斯分布，而它的功率譜密度又是均勻分布的，則稱它為高斯白噪聲。高斯白噪聲的二階矩不相關(guān)，一階矩為常數(shù)，是指先后信號在時間上的相關(guān)性。高斯白噪聲包括熱噪聲和散粒噪聲。

實驗中是通過MATLAB自帶的函數(shù)產(chǎn)生噪聲，各函數(shù)如下： J1=imnoise(I,'salt & pepper',0.05);%添加椒鹽噪聲

J2=imnoise(I,'gaussian',0,0.03);

%添加均值為0，方差為0.03的高斯噪聲。

六、Matlab優(yōu)勢

MATLAB是一個包含大量算法的集合。其可以快捷的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和差錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。圖形處理功能

圖形處理功能MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足

模塊集合工具箱

MATLAB對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強大的模塊集和工具箱。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前，MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。

七、總結(jié)

運用matlab軟件對圖像進行處理，讓我鞏固了之前所學(xué)的知識，同時也在這次作業(yè)中更加了解到matlab語言在生活中的運用環(huán)境和掌握這門語言的重要性

八、存在問題

1.在進行圖像增強時要不要講圖像先進行平滑處理？ 2.如何增加這個算法的準(zhǔn)確度

3.在此次作業(yè)中，為何添加椒鹽噪聲時無法顯示

第四篇：數(shù)字圖像處理實驗報告

數(shù)字圖像處理

實驗報告

班級:通信103 學(xué)號:201027201 姓名:計富威 指導(dǎo)教師:孫潔

實驗一 MATLAB數(shù)字圖像處理初步

一、實驗?zāi)康呐c要求

1．熟悉及掌握在MATLAB中能夠處理哪些格式圖像。2．熟練掌握在MATLAB中如何讀取圖像。

3．掌握如何利用MATLAB來獲取圖像的大小、顏色、高度、寬度等等相關(guān)信息。

4．掌握如何在MATLAB中按照指定要求存儲一幅圖像的方法。5．圖像間如何轉(zhuǎn)化。

二、實驗內(nèi)容及步驟

1．利用imread()函數(shù)讀取一幅圖像，假設(shè)其名為”第一個.tif”，存入一個數(shù)組中；

>>I=imread('第一個.tif');2．利用whos命令提取該讀入圖像”第一個.tif”的基本信息； >>whos I 3．利用imshow()函數(shù)來顯示這幅圖像； >>imshow(I);

第一個.tif 4．利用imfinfo函數(shù)來獲取圖像文件的壓縮，顏色等等其他的詳細(xì)信息；

>>imfinfo('第一個.tif');5．利用imwrite()函數(shù)來壓縮這幅圖象，將其保存為一幅壓縮了像素的jpg文件,設(shè)為flower.jpg；語法：imwrite(原圖像，新圖像，‘quality’,q), q取0-100。

>>imwrite(I,'第一個.jpg','quality',50)6．同樣利用imwrite()函數(shù)將最初讀入的tif圖象另存為一幅bmp圖像，設(shè)為flower.bmp。>>imwrite(I,'第一個.bmp');7．用imread()讀入圖像：Lenna256.jpg 和camemaman.jpg； >>b=imread('lena256.bmp');>>c=imread('cameraman.tif');8．用imfinfo()獲取圖像Lenna256.jpg和camemaman.jpg 的大?。?>>imfinfo('lena256.bmp');>>imfinfo('cameraman.tif');9．用figure,imshow()分別將Lenna256.jpg和camemaman.jpg顯示出來，觀察兩幅圖像的質(zhì)量。>>figure >>imshow(b);>>figure >>imshow(c);

（Lena256.jpg圖像截圖）

（cameraman.jpg圖像截圖）

10．用im2bw將一幅灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像，并且用imshow顯示出來觀察圖像的特征。>> d=im2bw(b);>>figure >>imshow(b);>>figure >>imshow(d);

（二值化截圖）

三、實驗總結(jié)

通過實驗MatLab軟件的基本使用有了基本的了解，學(xué)會了使用MatLab軟件來讀取一個特定格式的圖像，并通過相關(guān)的命令語句對圖像進行格式轉(zhuǎn)換、圖像壓縮、二值化等的處理，掌握了利用MATLAB來獲取圖像的大小、顏色、高度、寬度等等相關(guān)信息，掌握在MATLAB中如何通過imshow()語句來讀取圖像等等。

第二 圖像基本運算

一、實驗?zāi)康?/p>

1．了解圖像的算術(shù)運算在數(shù)字圖像處理中的初步應(yīng)用。2．體會圖像算術(shù)運算處理的過程和處理前后圖像的變化。

二、實驗原理

圖像的代數(shù)運算是圖像的標(biāo)準(zhǔn)算術(shù)操作的實現(xiàn)方法，是兩幅輸入圖像之間進行的點對點的加、減、乘、除運算后得到輸出圖像的過程。如果輸入圖像為A(x,y)和B(x,y)，輸出圖像為C(x,y)，則圖像的代數(shù)運算有如下四種形式：

C(x,y)= A(x,y)+ B(x,y)C(x,y)= A(x,y)-B(x,y)C(x,y)= A(x,y)* B(x,y)C(x,y)= A(x,y)/ B(x,y)

三、實驗步驟 1．圖像的加法運算

在MATLAB中，如果要進行兩幅圖像的加法，或者給一幅圖像加上一個常數(shù)，可以調(diào)用imadd函數(shù)來實現(xiàn)。imadd函數(shù)將某一幅輸入圖像的每一個像素值與另一幅圖像相應(yīng)的像素值相加，返回相應(yīng)的像素值之和作為輸出圖像。imadd函數(shù)的調(diào)用格式如下：

Z = imadd（X，Y）首先讀入兩幅圖像

>>a=imread('第二個原圖1.jpg');>>b=imread('第二個原圖2.jpg')通過一個加法操作：>> c=imadd(a,b);

給圖像的每一個像素加上一個常數(shù)可以使圖像的亮度增加。如截圖

第一張為原圖，第二張為亮度加50，第三張為亮度減50 2．圖像的減法運算

在MATLAB中，使用imsubtract函數(shù)可以將一幅圖像從另一幅圖像中減去，或者從一幅圖像中減去一個常數(shù)。imsubtract函數(shù)將一幅輸入圖像的像素值從另一幅輸入圖像相應(yīng)的像素值中減去，再將這個結(jié)果作為輸出圖像相應(yīng)的像素值。imsubtract函數(shù)的調(diào)用格式如下：

Z = imsubtract(X,Y)； 讀入一幅畫后通過減法 >>a3=imsubtract(a,50);

3.圖像的乘法運算

在MATLAB中，使用immultiply函數(shù)實現(xiàn)兩幅圖像的乘法。immultiply函數(shù)將兩幅圖像相應(yīng)的像素值進行元素對元素的乘法操作（MATLAB點乘），并將乘法的運算結(jié)果作為輸出圖形相應(yīng)的像素值。immulitply函數(shù)的調(diào)用格式如下：

Z = immulitply(X,Y)讀入一幅圖后通過乘法操作 >> a=imread('cameraman.tif');>> b=immultiply(a,1.5);

4．圖像的除法運算

在MATLAB中使用imdivide函數(shù)進行兩幅圖像的除法。imdivide函數(shù)對兩幅輸入圖像的所有相應(yīng)像素執(zhí)行元素對元素的除法操作（點除），并將得到的結(jié)果作為輸出圖像的相應(yīng)像素值。imdivide函數(shù)的調(diào)用格式如下：

Z = imdivide(X,Y)讀入一幅圖后通過除法操作

四、實驗總結(jié)

通過對圖像的四則運算了結(jié)圖像的不同變化過程，對軟件的進一步使用也有了更加深刻的認(rèn)識。

實驗三 圖像增強—空域濾波

一、實驗?zāi)康?/p>

進一步了解MatLab軟件/語言，學(xué)會使用MatLab對圖像作濾波處理，使學(xué)生有機會掌握濾波算法，體會濾波效果。

了解幾種不同濾波方式的使用和使用的場合，培養(yǎng)處理實際圖像的能力，并為課堂教學(xué)提供配套的實踐機會。

二、實驗設(shè)備與軟件

(1)IBM-PC計算機系統(tǒng)

(2)MatLab軟件/語言包括圖像處理工具箱(Image Processing Toolbox)

(3)實驗所需要的圖片

三、實驗內(nèi)容與步驟

a)調(diào)入并顯示原始圖像“原圖像.jpg”。>>I=imread('原圖像.jpg');b)利用imnoise命令在圖像“原圖像.jpg”上加入高斯(gaussian)噪聲

>>J = imnoise(I,'gauss',0.02);

%添加高斯噪聲 c)利用預(yù)定義函數(shù)fspecial命令產(chǎn)生平均(average)濾波器 d）分別采用3x3和5x5的模板，分別用平均濾波器以及中值濾波器，對加入噪聲的圖像進行處理并觀察不同噪聲水平下，上述濾波器處理的結(jié)果；

>>ave1=fspecial('average',3);

%產(chǎn)生3×3的均值模版 >>ave2=fspecial('average',5);

%產(chǎn)生5×5的均值模版 >>K = filter2(ave1,J)/255;

%均值濾波3×3 >>L = filter2(ave2,J)/255;

%均值濾波5×5 e）選擇不同大小的模板，對加入某一固定噪聲水平噪聲的圖像進行處理，觀察上述濾波器處理的結(jié)果。

>>M = medfilt2(J,[3 3]);

%中值濾波3×3模板 >>N = medfilt2(J,[4 4]);

%中值濾波4×4模板

f）利用imnoise命令在圖像Sample2-1.jpg 上加入椒鹽噪聲(salt & pepper)>>J = imnoise(I,'salt& pepper',0.02);

%添加椒鹽噪聲

四、實驗總結(jié)

椒鹽噪聲是由圖像傳感器，傳輸信道，解碼處理等產(chǎn)生的黑白相間的亮暗點噪聲。椒鹽噪聲往往由圖像切割引起，去除脈沖干擾及椒鹽噪聲最常用的算法是中值濾波。椒鹽噪聲是指兩種噪聲，一種是鹽噪聲，另一種是胡椒噪聲。鹽=白色，椒=黑色。前者是高灰度噪聲，后者屬于低灰度噪聲。一般兩種噪聲同時出現(xiàn)，呈現(xiàn)在圖像上就是黑白雜點。這點我們通過實驗結(jié)果可以明顯看到。中值濾波對于濾除圖像的椒鹽噪聲非常有效。

實驗四圖像分割

一、實驗?zāi)康?/p>

使用MatLab 軟件進行圖像的分割。使學(xué)生通過實驗體會一些主要的分割算子對圖像處理的效果，以及各種因素對分割效果的影響。

二、實驗要求

要求學(xué)生能夠自行評價各主要算子在無噪聲條件下和噪聲條件下的分割性能。能夠掌握分割條件(閾值等)的選擇。完成規(guī)定圖像的處理并要求正確評價處理結(jié)果，能夠從理論上作出合理的解釋。

三、實驗內(nèi)容與步驟

(1)使用Roberts 算子的圖像分割實驗，使用的原圖是cameraman.jpg,截圖如下

(2)使用Prewitt 算子的圖像分割實驗 截圖如下

(3)使用Sobel 算子的圖像分割實驗

(4)使用LoG(拉普拉斯-高斯)算子的圖像分割實驗

四、實驗結(jié)果

對Roberts算子、Prewitt 算子、Sobel 算子、LoG(拉普拉斯-高斯)算子的運算對圖像的結(jié)果有了基本的認(rèn)識，加深學(xué)習(xí)效果。

實驗五 形態(tài)學(xué)運算

1、實驗?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)常見的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運算基本方法，了解腐蝕、膨脹、開運算、閉運算取得的效果，培養(yǎng)處理實際圖像的能力，并為課堂教學(xué)提供配套的實踐機會。

2、實驗要求

利用MatLab工具箱中關(guān)于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運算的函數(shù)，計算本指導(dǎo)書中指定二值圖像進行處理。

3、實驗設(shè)備與軟件

1.LC-PC計算機系統(tǒng)

2.MatLab軟件/語言包括圖像處理工具箱(Image Processing Toolbox)3.實驗所需要的圖片

4、實驗內(nèi)容與步驟

1.調(diào)入并顯示圖像“原圖.jpg”； 2.調(diào)入并顯示圖像“原圖.jpg”；

3.選取合適的閾值，得到二值化圖像“原圖.jpg”； >>bw = im2bw(I,level);

%二值化 4.設(shè)置結(jié)構(gòu)元素；

5.對得到的二值圖像“原圖.jpg”進行腐蝕運算； >>BW2 = imerode(bw,SE1);

%腐蝕 6.對得到的二值圖像“原圖.jpg”進行膨脹運算； >>BW1 = imdilate(bw,SE);

%膨脹 7.對得到的二值圖像“原圖.jpg”進行開運算；

>>BW3 = bwmorph(bw, 'open');

%開運算 8.對得到的二值圖像“原圖.jpg”進行閉運算； >>BW4 = bwmorph(bw, 'close');

%閉運算 9.將兩種處理方法的結(jié)果作比較；

五、實驗總結(jié)

通過本次實驗，學(xué)習(xí)了常見的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運算基本方法，了解腐蝕、膨脹、開運算、閉運算取得的效果，培養(yǎng)處理實際圖像的能力，通過自己動手的實驗，對課本上的知識有了更加深刻的理解。

第五篇：數(shù)字圖像處理實驗報告

實驗一 數(shù)字圖像的獲取

一、實驗?zāi)康?/p>

1、了解圖像的實際獲取過程。

2、鞏固圖像空間分辨率和灰度級分辨率、鄰域等重要概念。

3、熟練掌握圖像讀、寫、顯示、類型轉(zhuǎn)換等 matlab 函數(shù)的用法。

二、實驗內(nèi)容

1、讀取一幅彩色圖像，將該彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，再將灰度圖像轉(zhuǎn)化為索引圖像并顯示所有圖像。

2、編程實現(xiàn)空間分辨率變化的效果。

三、實驗原理

1、圖像讀、寫、顯示 I=imread(‘image.jpg’)Imview(I)Imshow(I)Imwrite(I,’wodeimage.jpg’)

2、圖像類型轉(zhuǎn)換

I=mat2gray(A,[amin,amax]);按指定的取值區(qū)間[amin,amax]將數(shù)據(jù)矩陣 A 轉(zhuǎn)化為灰度

圖像 I，amin 對應(yīng)灰度 0，amax 對應(yīng) 1，也可以不指定該區(qū)間。

[x,map]=gray2ind(I,n);按指定的灰度級 n 將灰度圖像轉(zhuǎn)化為索引圖像,n 默認(rèn)為 64 I=ind2gray(x,map);索引圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像 I=grb2gray(RGB);真彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像

[x,map]=rgb2ind(RGB);真彩色圖像轉(zhuǎn)化為索引圖像 RGB=ind2rgb(x,map);索引圖像轉(zhuǎn)化為真彩色圖像

BW=im2bw(I,level);將灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像,level 取值在[0,1]之間

BW=im2bw(x,map,level);將索引圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像,level 取值在[0,1]之間 BW=im2bw(RGB,level);將真彩色圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像,level 取值在[0,1]之間

四、實驗代碼及結(jié)果

1、in=imread('peppers.png');i=rgb2gray(in);[x,map]=gray2ind(i,128);subplot(131),imshow(in)subplot(132),imshow(i)subplot(133),imshow(x),colormap(map)

、%空間分辨率變化的效果

clc,close all,clear i=imread('cameraman.tif');

i=imresize(i,[256,256]);i1=i(1:2:end,1:2:end);[m1,n1]=size(i)i2=i1(1:2:end,1:2:end);[m2,n2]=size(i2)i3=i2(1:2:end,1:2:end);[m3,n3]=size(i3)subplot(221),imshow(i),xlabel('256 x 256')subplot(222),imshow(i1),xlabel('128 x 128')subplot(223),imshow(i2),xlabel('64 x 64')subplot(224),imshow(i3),xlabel('32 x 32')256 x 25664 x 64128 x 12832 x 32

實驗二

圖像的幾何變換

一、實驗?zāi)康?/p>

掌握圖像的基本幾何變換的方法

1、圖像的平移

2、圖像的旋轉(zhuǎn)

二、實驗內(nèi)容

練習(xí)用matalb命令實現(xiàn)圖像的平移、旋轉(zhuǎn)操作

1、.編寫實現(xiàn)圖像平移的函數(shù)

2、用imread命令從你的硬盤讀取一幅256×256灰度圖;

3、調(diào)用平移函數(shù)，將256×256灰度圖平移100行200列，在同一個窗口中顯示平移前和平移后的圖像。

4、再開辟一個窗口，分別用最近鄰插值法、雙線性插值法實現(xiàn)圖像順勢針旋轉(zhuǎn)50°，顯示在同一窗口中，并比較兩種效果圖（在報告中）

三、實驗原理

提示：圖片平移就是實現(xiàn)運算

?x'??10x0??x? ?'????? ?y???01y0???y??1??001??1? ??????

?x'?x?x0即：??y'?y?y0

四、實驗代碼及結(jié)果

1、function [I]=hmove(i,x0,y0);%編寫實現(xiàn)圖像平移的函數(shù)hmove，平移量為 [r,c]=size(i);

%x0,y0,平移前圖像矩陣為i，I(r+x0,c+y0)=0;

%平移后圖像矩陣為I for x=1:r;

for y=1:c;

x1=x+x0;

y1=y+y0;

I(x1,y1)=i(x,y);

end;end;參考程序 subplot(2,2,1)imshow(RGB)subplot(2,2,3)gray1=rgb2gray(RGB);imagesc(gray1),colormap(gray);

subplot(2,2,2)I1=hmove(gray1,100,20);subimage(gray1),axis('image');subplot(2,2,4),imagesc(I1),colormap(gray),axis([1,700],[1,820]);

2、顯示圖像的傅立葉頻譜 ? a=0:800;b=0:600;

? %[x,y]=meshgrid([-20:0.2:20],[-20:0.2:20]);? [x,y]=meshgrid(a,b);? i=imread('hr.jpg');? I=rgb2gray(i);

? subplot(1,2,1),subimage([0,800],[0,600],i);? subplot(1,2,2);? s=fft2(I,601,801);? mesh(x,y,log(abs(s)));％圖像的傅立葉幅度頻譜以三維圖形顯示 ? colormap(hsv);

實驗三 圖像空域變換增強（1）

一、實驗?zāi)康?/p>

1、掌握直方圖均衡化算法。

2、鞏固灰度變換、直方圖修正、圖像算術(shù)和邏輯運算等基礎(chǔ)知識。

3、熟練掌握空域變換增強的matlab 相關(guān)函數(shù)用法，并能利用算法自己編寫matlab 程序?qū)崿F(xiàn)圖像空域變換增強。

二、實驗內(nèi)容

1、用函數(shù)imcomplement 對灰度圖像cameraman.tif 取反。

2、利用如下分段變換曲線對canmeraman.tif 做線性灰度變換。

3、利用直方圖求取算法計算以及顯示pout.tif 的直方圖，并和imhist 函數(shù)生成的直方圖作比較。

三、實驗原理

在圖像處理中，空域是指由像素組成的空間，空域增強方法是指直接作用于像素的增強方法。空域處理可以表示為：

g(x, y)=T[ f(x, y)]

j=imcomplement(i);對圖像取反 imhist();顯示圖像的直方圖 histeq();直方圖均衡化函數(shù)

imnoise(I,type,parameters);給圖像加噪聲 bitand();圖像位與運算 bitor();圖像位或運算

四、實驗代碼與結(jié)果

1、i=imread('cameraman.tif');

j=imcomplement(i);subplot(121),imshow(i)subplot(122),imshow(j)

2、clear,close all,clc in1=imread('cameraman.tif');

f0=0;g0=0;f1=100;g1=60;f2=150;g2=220;f3=255;g3=255;figure,plot([f0,f1,f2,f3],[g0,g1,g2,g3])axis tight,xlabel('f'),ylabel('g')title('intensity transformation')r1=(g1-g0)/(f1-f0);b1=g0-r1*f0;r2=(g2-g1)/(f2-f1);b2=g1-r2*f1;r3=(g3-g2)/(f3-f2);b3=g2-r3*f2;[m,n]=size(in1);in2=double(in1);for i=1:m for j=1:n f=in2(i,j);g(i,j)=0;if(f>=0)&(f<=f1)g(i,j)=r1*f+b1;elseif(f>=f1)&(f<=f2)g(i,j)=r2*f+b2;elseif(f>=f2)&(f<=f3)g(i,j)=r3*f+b3;end end end figure,subplot(121),imshow(in1)subplot(122),imshow(mat2gray(g))

3、clc,clear,close all in=imread('pout.tif');[m,n]=size(in);num=zeros(1,256);% num 是每個灰度級對應(yīng)的像素個數(shù) p=zeros(1,256);% p 是每個灰度級出現(xiàn)的概率 for i=1:m for j=1:n num(1,in(i,j)+1)=num(1,in(i,j)+1)+1;% 統(tǒng)計個數(shù) end end p=num./(m*n)% 求概率 x=1:256;subplot(121),plot(x,p),axis([1 256 0 0.06])subplot(122),imhist(in)

實驗四 圖像空域變換增強（2）

一、實驗?zāi)康?/p>

1、掌握直方圖均衡化算法。

2、鞏固灰度變換、直方圖修正、圖像算術(shù)和邏輯運算等基礎(chǔ)知識。

3、熟練掌握空域變換增強的matlab 相關(guān)函數(shù)用法，并能利用算法自己編寫matlab 程序?qū)崿F(xiàn)圖像空域變換增強。實現(xiàn)頻域線性變換，非線性變換增強

二、實驗內(nèi)容

1、利用直方圖均衡化算法對圖像pout.tif 進行增強運算。

2、對圖像lena.jpg 作邏輯與和邏輯或運算。

三、實驗原理

j=imcomplement(i);對圖像取反 imhist();顯示圖像的直方圖 histeq();直方圖均衡化函數(shù)

imnoise(I,type,parameters);給圖像加噪聲 bitand();圖像位與運算 bitor();圖像位或運算

四、實驗代碼與結(jié)果

1、clear;close all;clc;tu=imread('pout.tif');% 輸入圖像

%tu=rgb2gray(tu);% 轉(zhuǎn)換為灰度圖像

N=zeros(1,256);% N 為原始圖像各灰度級像素個數(shù) P=zeros(1,256);% P 為原始成圖像直方圖

q=zeros(1,256);% q 為原始圖像直方圖累積分布函數(shù)

newN=zeros(1,256);% newN 為新生成圖像各灰度級像素個數(shù) newP=zeros(1,256);% newP 為新生成圖像直方圖

newq=zeros(1,256);% newq 為新生成圖像直方圖累積分布函數(shù) [h w]=size(tu);new_tu=zeros(h,w);% 計算原始圖像各灰度級像素個數(shù) for x=1:h for y=1:w N(1,tu(x,y))=N(1,tu(x,y))+1;end end P=N./sum(N);% 計算原始直方圖 P % 計算原始累積分布直方圖 q(1,1)=P(1,1);for i=2:256 q(1,i)=q(1,i-1)+P(1,i);end % 計算原始直方圖對應(yīng)的新的灰度 t ,建立映射關(guān)系 for i=1:256 t(1,i)=floor(254*q(1,i)+1+0.5);end % 計算直方圖均衡化后的新圖 new_tu for x=1:h for y=1:w new_tu(x,y)=t(1,tu(x,y));end end % 統(tǒng)計新生成圖像各灰度級像素個數(shù) for x=1:h for y=1:w newN(1,new_tu(x,y))=newN(1,new_tu(x,y))+1;end end newP=newN./(h*w);% 計算新的灰度直方圖 newP % 計算新生成圖像累積分布直方圖 newq(1,1)=newP(1,1);for i=2:256 newq(1,i)=newq(1,i-1)+newP(1,i);end % 顯示信息

subplot(231),imshow(tu)subplot(232),plot(P),axis([1 256 0 0.06])subplot(233),plot(q),axis([1 256 0 1])subplot(234),imshow(new_tu,[])subplot(235),plot(newP),axis([1 256 0 0.06])subplot(236),plot(newq),axis([1 256 0

1])

2、clc,clear,close all in=imread('lena.jpg');in=rgb2gray(in);[m,n]=size(in);in=double(in);out1=ones(m,n)*255;out1(20:150,30:170)=0;chu1=zeros(m,n);chu1(20:150,30:170)=255;for i=1:m for j=1:n out2(i,j)=bitor(in(i,j),out1(i,j));chu2(i,j)=bitand(in(i,j),chu1(i,j));end end in=uint8(in);out1=uint8(out1);out2=uint8(out2);chu1=uint8(chu1);chu2=uint8(chu2);subplot(231),imshow(in)subplot(232),imshow(out1)subplot(233),imshow(out2)subplot(234),imshow(chu1)subplot(235),imshow(chu2)

實驗五 圖像濾波增強

一、實驗?zāi)康?/p>

1、掌握各種空域和頻域圖像濾波增強算法已經(jīng)模板運算的基本方法。

2、鞏固卷積定理、濾波處理等基礎(chǔ)知識。

3、熟練掌握空域和頻域濾波增強的matlab 相關(guān)函數(shù)用法。

二、實驗內(nèi)容

1、利用均值濾波算法對已被噪聲污染的圖像rice.png 進行濾波除噪處理。、利用標(biāo)準(zhǔn)中值濾波算法對已被噪聲污染的圖像rice.png 進行濾波除噪處理。3、用prewitt 算子對圖像cameraman.tif 進行銳化濾波處理。

三、實驗原理

H=fspecial(type);H=fspecial(type,parameters);用于創(chuàng)建一個指定的濾波器模板，type 指濾波器的類型。

parameters 是與指定的濾波器有關(guān)的參數(shù)。Y=filter2(B,X);用于進行二維線性數(shù)字濾波，使用矩陣B 中的二維濾波器對數(shù)據(jù)X進行濾波。結(jié)果Y 是通過二維互相關(guān)計算出來的，大小與X 一樣。

Y=filter2(B,X,’shape’);結(jié)果Y 的大小由參數(shù)shape確定，shape的取值如下： Full：返回二維戶相關(guān)的全部結(jié)果，size(Y)>size(X)Same：返回二維戶相關(guān)結(jié)果的中間部分，Y 的大小與X 相同 Valid：返回二維戶相關(guān)未使用邊緣補0 的部分，size(Y)

四、實驗代碼與結(jié)果

1、clc,clear

in1=imread('rice.png');f=imnoise(in1,'salt & pepper',0.1);%f=imnoise(in1,'gaussian',0,0.02)%g 是標(biāo)準(zhǔn)均值濾波器的輸出圖像 g=biaozhunjunzhi(f,3);subplot(221),imshow(in1)%,xlabel('(a)原始圖像')subplot(222),imshow(f)%,xlabel('(b)加噪圖像')subplot(223),imshow(g)%,xlabel('(c)標(biāo)準(zhǔn)均值濾波圖像')function g=biaozhunjunzhi(f,k)[m,n]=size(f);%f1 是對邊緣像素補0 后得到的圖像

f1=zeros(m+(k-1),n+(k-1));[m1,n1]=size(f1);%f1 的邊緣像素值為0中間的像素值依然為f f1((1+(k-1)/2):(m1-(k-1)/2),(1+(k-1)/2):(n1-(k-1)/2))=f;%注意這條指令絕對不能少 ga=f;%取出窗口內(nèi)的像素值并作標(biāo)準(zhǔn)均值濾波處理 for i=(k+1)/2:(m1-(k-1)/2)

for j=(k+1)/2:(n1-(k-1)/2)a=0;x=1;for p=1:k for q=1:k a(x)=f1(i+(p-(k+1)/2),j+(q-(k+1)/2));x=x+1;end end %hsum 表示窗口內(nèi)所有像素值的和 hsum=0;for h=1:(k^2)hsum=hsum+a(h);end ga(i,j)=round(hsum/(k^2));end end %ga 的大小和f1 的大小一致所以必須取出中間部分像素值作為輸出 g=ga((1+(k-1)/2):(m1-(k-1)/2),(1+(k-1)/2):(n1-(k-1)/2));

2、clc,clear in1=imread('rice.png');f=imnoise(in1,'salt & pepper',0.1);%f=imnoise(in1,'gaussian',0,0.02)%g 是標(biāo)準(zhǔn)中值濾波器的輸出圖像 g=biaozhunzhongzhi(f,3);subplot(131),imshow(in1)%,xlabel('(a)原始圖像')subplot(132),imshow(f)%,xlabel('(b)加噪圖像')subplot(133),imshow(g)%,xlabel('(c)標(biāo)準(zhǔn)均值濾波圖像')function g=biaozhunzhongzhi(f,k)[m,n]=size(f);%f1 是對邊緣像素補0 后得到的圖像

f1=zeros(m+(k-1),n+(k-1));[m1,n1]=size(f1);%f1 的邊緣像素值為0中間的像素值依然為f f1((1+(k-1)/2):(m1-(k-1)/2),(1+(k-1)/2):(n1-(k-1)/2))=f;%注意這條指令絕對不能少 ga=f;for i=(k+1)/2:(m1-(k-1)/2)for j=(k+1)/2:(n1-(k-1)/2)a=0;x=1;for p=1:k for q=1:k a(x)=f1(i+(p-(k+1)/2),j+(q-(k+1)/2));x=x+1;

end end a=sort(a);ga(i,j)=a((k^2+1)/2);end end %ga 的大小和f1 的大小一致所以必須取出中間部分像素值作為輸出 g=ga((1+(k-1)/2):(m1-(k-1)/2),(1+(k-1)/2):(n1-(k-1)/2));

3、clc,clear,close all f=imread('cameraman.tif');[m,n]=size(f);g=f;h1=[-1-1-1;0 0 0;1 1 1];h2=[-1 0 1;-1 0 1;-1 0 1];x1=h1;x2=h2;for i=2:1:m-1 for j=2:1:n-1 sum1=0;sum2=0;sum=0;for p=1:1:3 for q=1:1:3 x1(p,q)=f(i+(p-2),j+(q-2));x2(p,q)=f(i+(p-2),j+(q-2));sum1=sum1+x1(p,q)*h1(p,q);sum2=sum2+x2(p,q)*h2(p,q);sum=sum1+sum2;end end if sum<1 g(i,j)=abs(sum);else g(i,j)=sum;end end end subplot(121),imshow(f)subplot(122),imshow(g)

實驗六 圖像復(fù)原

一、實驗?zāi)康?/p>

1、掌握各種空域和頻域圖像濾波增強算法已經(jīng)模板運算的基本方法。

2、鞏固卷積定理、濾波處理等基礎(chǔ)知識。

3、熟練掌握空域和頻域濾波增強的matlab 相關(guān)函數(shù)用法并能利用算法自己編寫matlab程序?qū)崿F(xiàn)圖像空域變換增強。

二、實驗內(nèi)容 利用大氣湍流引起的圖像退化模型對camerman.tif 進行退化和復(fù)原仿真，采用逆濾波的方法復(fù)原。利用勻速直線運動的圖像退化模型對camerman.tif 進行退化和復(fù)原仿真，采用逆濾波的方法復(fù)原。根據(jù)逆諧波均值濾波器的輸入輸出方程對輸入圖像camerman.tif 進行空域濾波還原處理。

三、實驗原理

Psf=fspecial(type,parameters)；返回指定濾波器的單位沖擊響應(yīng) Imfilter(c,psf,’circular’,’conv’)；根據(jù)psf 對圖像進行濾波處理 Fr=deconvwnr(g,psf,ncorr,icorr)；對圖像進行維納濾波處理

Fr=deconvreg(g,psf,noisepower,range)；對圖像進行最小二乘方濾波處理

Tform=maketform(transform_type,transform_parameters)；對圖像進行幾何失真校正

四、實驗代碼與結(jié)果

1、%基于大氣湍流造成的模糊圖像及其還原

clear;close all;clc in=imread('cameraman.tif');subplot(131),imshow(in),title('原始圖像')f=fft2(in);[N1,N2]=size(f);k1=0.00005;%退化模型中的常數(shù)

%根據(jù)退化模型對輸入圖像進行退化處理并輸出退化后的圖像 for i=1:N1 for j=1:N2 h(i,j)=exp((-k1*(i^2+j^2))^(5/6));out(i,j)=f(i,j)*h(i,j);end end out1=ifft2(out);outreal=uint8(real(out1));subplot(132),imshow(outreal),title('大氣湍流退化圖')%根據(jù)退化模型對已經(jīng)退化的圖像進行恢復(fù)處理 k2=0.00006;%退化模型中的常數(shù)

for i=1:N1 for j=1:N2 h(i,j)=exp((-k2*(i^2+j^2))^(5/6));chu(i,j)=out(i,j)/h(i,j);end end chu1=ifft2(chu);chureal=uint8(real(chu1));subplot(133),imshow(chureal),title('大氣湍流還原圖')

2、%基于勻速直線運動造成的模糊圖像及其還原

clear;close all;clc in=imread('cameraman.tif');%in=rgb2gray(in1);subplot(131),imshow(in),title('原始圖像')f=fft2(in);[N1,N2]=size(f);t=1;a=0.06;b=0.04;pi=3.1415926;for u=1:N1 for v=1:N2 fenzhi=cos(pi*(u*a+v*b))-i*sin(pi*(u*a+v*b));h(u,v)=t*sin(pi*(u*a+v*b))*fenzhi/(pi*(u*a+v*b));out(u,v)=f(u,v)*h(u,v);end end out1=ifft2(out);outreal=uint8(real(out1));subplot(132),imshow(outreal),title('勻速直線運動退化圖')for u=1:N1 for v=1:N2 h(u,v)=t*sin(pi*(u*a+v*b))*(cos(pi*(u*a+v*b))-j*sin(pi*(u*a+v*b)))/(pi*(u*a+v*b));chu(u,v)=out(u,v)/h(u,v);end end chu1=ifft2(chu);chureal=uint8(real(chu1));

subplot(133),imshow(chureal),title('勻速直線運動還原圖')

a=0.06;b=0;時的運行結(jié)果：

a=0;b=0.06;時的運行結(jié)果：：

3、%逆諧波均值濾波舉例

clc,close all,clear in=imread('cameraman.tif');f=imnoise(in,'gaussian',0,0.05);g=nixiebojunzhi(f,3);subplot(131),imshow(in)subplot(132),imshow(f)subplot(133),imshow(g)%逆諧波函數(shù)

function g=nixiebojunzhi(f,k)[m,n]=size(f);r=2;%r 為逆諧波函數(shù)中的Q 值

%f1 是對邊緣像素補0 后得到的圖像

f1=zeros(m+(k-1),n+(k-1));[m1,n1]=size(f1);%f1 的邊緣像素值為0中間的像素值依然為f f1((1+(k-1)/2):(m1-(k-1)/2),(1+(k-1)/2):(n1-(k-1)/2))=f;%注意這條指令絕對不能少 ga=f;%取出窗口內(nèi)的像素值并作標(biāo)準(zhǔn)均值濾波處理 for i=(k+1)/2:(m1-(k-1)/2)for j=(k+1)/2:(n1-(k-1)/2)a=0;x=1;for p=1:k for q=1:k a(x)=f1(i+(p-(k+1)/2),j+(q-(k+1)/2));x=x+1;end end %hsum 表示窗口內(nèi)所有像素值的和 hsum1=0;hsum2=0;for h=1:(k^2)hsum1=hsum1+a(h)^(r+1);hsum2=hsum2+a(h)^r;end ga(i,j)=round(hsum1/hsum2);end end %ga 的大小和f1 的大小一致所以必須取出中間部分像素值作為輸出 g=ga((1+(k-1)/2):(m1-(k-1)/2),(1+(k-1)/2):(n1-(k-1)/2));

實驗七 彩色圖像處理

一、實驗?zāi)康?/p>

1、了解三色成像及各種顏色模型。

2、能用處理灰度圖像的算法和技術(shù)對真彩色圖像進行增強、去噪、復(fù)原等處理。

3、理解偽彩色圖像處理技術(shù)并掌握密度分層法、灰度級彩色變換法、頻域濾波等偽彩色圖像處理算法。

二、實驗內(nèi)容

1、生成一幅256x256 的RGB 圖像，該圖像左上角為紅色，右上角為藍(lán)色，左下角為綠色，右下角為黑色。

2、給彩色圖像加噪并去噪，可以采用灰度圖像去噪處理的任何方法。

3、密度分層偽彩色處理仿真。

4、灰度級-彩色變換法偽彩色處理仿真。

三、實驗原理

B=cat(dim,A1,A2,A3,...)，dim 為維數(shù)，cat 函數(shù)將A1,A2,A3 等矩陣連接成維數(shù)為dim的矩陣。

四、實驗代碼與結(jié)果

1、clc,clear,close all rin=zeros(256,256);%紅色分量 rin(1:128,1:128)=1;%左上角 gin=zeros(256,256);%綠色分量 gin(129:256,1:128)=1;%左下角 bin=zeros(256,256);%藍(lán)色分量 bin(1:128,129:256)=1;%右上角 %將三個分量進行組合 out1=cat(3,rin,gin,bin);%也可以不用matlab 函數(shù)

out2(:,:,1)=rin;out2(:,:,2)=gin;out2(:,:,3)=bin;subplot(121),imshow(out1)subplot(122),imshow(out2)

2、%給彩色圖像加噪并去噪

clc,clear,close all in1=imread('peppers.png');in=imnoise(in1,'salt & pepper',0.8);out(:,:,1)=gaijinjunzhi(in(:,:,1),5);out(:,:,2)=gaijinjunzhi(in(:,:,2),5);out(:,:,3)=gaijinjunzhi(in(:,:,3),5);subplot(221),imshow(in1)subplot(222),imshow(in)subplot(223),imshow(out)%采用改進均值濾波算法，函數(shù)如下 function g=gaijinjunzhi(f,k)[m,n]=size(f);%f1 是對邊緣像素補0 后得到的圖像

f1=zeros(m+(k-1),n+(k-1));[m1,n1]=size(f1);%f1 的邊緣像素值為0中間的像素值依然為f f1((1+(k-1)/2):(m1-(k-1)/2),(1+(k-1)/2):(n1-(k-1)/2))=f;%注意這條指令絕對不能少 ga=f;%取出窗口內(nèi)的像素值并作改進均值濾波處理 for i=(k+1)/2:(m1-(k-1)/2)for j=(k+1)/2:(n1-(k-1)/2)a=0;x=1;for p=1:k for q=1:k a(x)=f1(i+(p-(k+1)/2),j+(q-(k+1)/2));x=x+1;end end mina=min(a);maxa=max(a);%tan 表示窗口內(nèi)既不是最大也不是最小像素值的個數(shù) %he 表示窗口內(nèi)所有既不是最大也不是最小像素值的和 tan=0;he=0;%hsum 表示窗口內(nèi)所有像素值的和 hsum=0;%取出不是最大也不是最小的像素值并求和以及個數(shù) for h=1:(k^2)hsum=hsum+a(h);if a(h)~=mina & a(h)~=maxa tan=tan+1;he=he+a(h);else end end %在噪聲密度較大的情況下有可能窗口內(nèi)所有的值都是最大值或最小值 %對其進行判斷，如果是這種情況，就采用普通的均值濾波算法求當(dāng)前要求的像素點的值 if tan~=0 ga(i,j)=round(he/tan);else ga(i,j)=round(hsum/(k^2));

end end end %ga 的大小和f1 的大小一致，所以必須取出中間部分像素值作為輸出 g=ga((1+(k-1)/2):(m1-(k-1)/2),(1+(k-1)/2):(n1-(k-1)/2));

3、clc,clear,close all %[i0,map]=imread('trees.tif');d=[0.54,0.24,0.81;0.44,0.136,0.123;0.45,0.73,0.145;...0.21,0.12,0.56;0.45,0.54,0.33;0.33,0.23,0.141;...0.42,0.23,0.1;0.101,0.51,0.31;0.22,0.88,0.21;0.23,0.93,0.33];in=imread('pout.tif');[m,n]=size(in);for i=1:m for j=1:n % out(i,j,1)=map(in(i,j),1);% out(i,j,2)=map(in(i,j),2);% out(i,j,3)=map(in(i,j),3);ind=fix(in(i,j)/26);out(i,j,1)=d(ind,1);out(i,j,2)=d(ind,2);out(i,j,3)=d(ind,3);end end subplot(121),imshow(in)subplot(122),imshow(out)

4、clear,close all,clc in1=imread('moon.tif');%in1=rgb2gray(in1);%第一個獨立的變換 f10=0;g10=0;f11=127;g11=0;f12=191;g12=255;f13=255;g13=255;figure(11),plot([f10,f11,f12,f13],[g10,g11,g12,g13],'r')axis tight,xlabel('f'),ylabel('g')title('intensity transformation')r11=(g11-g10)/(f11-f10);b11=g10-r11*f10;r12=(g12-g11)/(f12-f11);b12=g11-r12*f11;r13=(g13-g12)/(f13-f12);b13=g12-r13*f12;[m,n]=size(in1);in2=double(in1);for i=1:m for j=1:n f=in2(i,j);g1(i,j)=0;if(f>=0)&(f<=f11)g1(i,j)=r11*f+b11;elseif(f>=f11)&(f<=f12)g1(i,j)=r12*f+b12;elseif(f>=f12)&(f<=f13)g1(i,j)=r13*f+b13;end end end g1=uint8(g1);figure(12),subplot(121),imshow(in1)subplot(122),imshow(g1)%imshow(mat2gray(g1))%第二個獨立的變換

f20=0;g20=0;f21=63;g21=255;f22=191;g22=255;f23=255;g23=0;figure(21),plot([f20,f21,f22,f23],[g20,g21,g22,g23],'r')axis tight,xlabel('f'),ylabel('g')title('intensity transformation')r21=(g21-g20)/(f21-f20);b21=g20-r21*f20;r22=(g22-g21)/(f22-f21);b22=g21-r22*f21;r23=(g23-g22)/(f23-f22);b23=g22-r23*f22;[m,n]=size(in1);in2=double(in1);for i=1:m for j=1:n f=in2(i,j);g2(i,j)=0;if(f>=0)&(f<=f21)g2(i,j)=r21*f+b21;elseif(f>=f21)&(f<=f22)g2(i,j)=r22*f+b22;elseif(f>=f22)&(f<=f23)g2(i,j)=r23*f+b23;end end end

g2=uint8(g2);figure(22),subplot(121),imshow(in1)subplot(122),imshow(g2)%imshow(mat2gray(g2))%第三個獨立的變換

f30=0;g30=255;f31=63;g31=255;f32=127;g32=0;f33=255;g33=0;figure(31),plot([f30,f31,f32,f33],[g30,g31,g32,g33],'r')axis tight,xlabel('f'),ylabel('g')title('intensity transformation')r31=(g31-g30)/(f31-f30);b31=g30-r31*f30;r32=(g32-g31)/(f32-f31);b32=g31-r32*f31;r33=(g33-g32)/(f33-f32);b33=g32-r33*f32;[m,n]=size(in1);in2=double(in1);for i=1:m for j=1:n f=in2(i,j);g3(i,j)=0;if(f>=0)&(f<=f31)g3(i,j)=r31*f+b31;elseif(f>=f31)&(f<=f32)g3(i,j)=r32*f+b32;elseif(f>=f32)&(f<=f33)g3(i,j)=r33*f+b33;end end end g3=uint8(g3);figure(32),subplot(121),imshow(in1)subplot(122),imshow(g3)%imshow(mat2gray(g3))%彩色合成 for i=1:m for j=1:n out(i,j,1)=g1(i,j);out(i,j,2)=g2(i,j);out(i,j,3)=g3(i,j);end end figure,imshow(out)

實驗八 圖像檢測與分割

一、實驗?zāi)康?/p>

1、了解圖像的實際獲取過程。

2、鞏固圖像空間分辨率和灰度級分辨率、鄰域等重要概念。

3、熟練掌握圖像讀、寫、顯示、類型轉(zhuǎn)換等matlab 函數(shù)的用法。

二、實驗內(nèi)容

1、應(yīng)用一階算子roberts 檢測邊緣。

2、用一階算子sobel 檢測邊緣并對邊界處的像素進行處理。

3、用上面描述的Otsu 算法編寫matlab 程序?qū)崿F(xiàn)圖像分割。

三、實驗原理

[g,t]=edge(image,method,threshold,direction)其中image 為輸入圖像method 為采用的方法類型：threshold 為閾值，如果給定閾值，則t= threshold，否則有函數(shù)自動計算出來并把其值返回給t；direction 為所尋找邊緣的方向，其值可以為horizontal，vertical，both 默認(rèn)為both；g 為返回的二值圖像。

四、實驗代碼與結(jié)果

1、clc,clear,close all f=imread('lena.jpg');t=50;g=robertsf(f,t);subplot(121),imshow(f),title('原圖')subplot(122),imshow(g),title('roberts 算子')%用roberts 算子對圖像進行邊緣檢測的函數(shù) function g=robertsf(f,t)[m,n]=size(f);g=f;h1=[-1 0;0 1];h2=[0-1;1 0];x1=h1;x2=h2;for i=2:1:m-1 for j=2:1:n-1 sum1=0;sum2=0;sum=0;for p=1:2 for q=1:2 x1(p,q)=f(i+(p-2),j+(q-2))；x2(p,q)=f(i+(p-2),j+(q-2));sum1=sum1+x1(p,q)*h1(p,q);sum2=sum2+x2(p,q)*h2(p,q);sum=(sum1^2+sum2^2)^(1/2);end end if sum

else end end end

2、clc,clear,close all f=imread('cameraman.tif');k=3;[m,n]=size(f);b1=[-1-2-1 0 0 0 1 2 1];b2=[-1 0 1-2 0 2-1 0 1];t=150;%f1 是對邊緣像素補0 后得到的圖像 f1=zeros(m+(k-1),n+(k-1));[m1,n1]=size(f1);%f1 的邊緣像素值為0中間的像素值依然為f f1((1+(k-1)/2):(m1-(k-1)/2),(1+(k-1)/2):(n1-(k-1)/2))=f;%注意這條指令絕對不能少 ga=f1;%取出窗口內(nèi)的像素值并作標(biāo)準(zhǔn)均值濾波處理 for i=(k+1)/2:(m1-(k-1)/2)for j=(k+1)/2:(n1-(k-1)/2)a=0;%a 是一維數(shù)組1xk^2 x=1;%x 是數(shù)組的序號 for p=1:k for q=1:k a(x)=f1(i+(p-(k+1)/2),j+(q-(k+1)/2));x=x+1;end end sum1=0;sum2=0;for w=1:k^2 sum1=sum1+a(w)*b1(w);sum2=sum2+a(w)*b2(w);end sum=(sum1^2+sum2^2)^(1/2);

if sum

3、%利用Otsu 法閾值選擇的方法分割圖像

clc,clear,close all k=8;%k 表示無符號整型數(shù)的位數(shù) L=2^k;in=imread('pout.tif');[m,n]=size(in);num=zeros(1,256);% num 是每個灰度級對應(yīng)的像素個數(shù) p=zeros(1,256);% p 是每個灰度級出現(xiàn)的概率

%p=zeros(1,256);% q 是每個灰度級出現(xiàn)的概率的累積分布函數(shù) for i=1:m for j=1:n num(1,in(i,j)+1)=num(1,in(i,j)+1)+1;% 統(tǒng)計個數(shù) end end p=num./(m*n);% 求概率 ut=0;%ut 是整幅圖像的均值 for i=1:L ut=ut+(i-1)*p(i);end for t=0:L-1 w0=0;w1=0;for i=1:t w0=w0+p(i);end w1=1-w0;u0=0;

for i=1:t if w0>0 u0=u0+i*p(i)/w0;else u0=u0+0;end end u1=0;for i=(t+1):L if w1>0 u1=u1+i*p(i)/w1;else u1=u1+0;end end rou(t+1)=w0*w1*(u0-u1)^2;%類間方差的求取 end maxrou=max(rou);%類間方差的最大值 for i=1:L if rou(i)==maxrou r=i-1;end end r %類間方差最大所對應(yīng)的灰度值 for i=1:m for j=1:n if in(i,j)>r out(i,j)=1;else out(i,j)=0;end end end subplot(121),imshow(in)subplot(122),imshow(out)運行結(jié)果得到的閾值為：114