第一篇：數(shù)字圖像處理實驗報告

目錄

實驗一： 數(shù)字圖像的基本處理操作......................................................................................................2 1.1： 實驗?zāi)康?........................................................................................................................................2 1.2：實驗任務(wù)和要求...............................................................................................................................2 1.3：實驗步驟和結(jié)果...............................................................................................................................2 1.4：結(jié)果分析...........................................................................................................................................6 實驗二： 圖像的灰度變換和直方圖變換..............................................................................................7 2.1： 實驗?zāi)康?........................................................................................................................................7 2.2：實驗任務(wù)和要求...............................................................................................................................7 2.3：實驗步驟和結(jié)果...............................................................................................................................7 2.4：結(jié)果分析.........................................................................................................................................11 實驗三： 圖像的平滑處理....................................................................................................................12 3.1： 實驗?zāi)康?......................................................................................................................................12 3.2：實驗任務(wù)和要求.............................................................................................................................12 3.3：實驗步驟和結(jié)果.............................................................................................................................12 3.4：結(jié)果分析.........................................................................................................................................16 實驗四：圖像的銳化處理......................................................................................................................17 4.1： 實驗?zāi)康?......................................................................................................................................17 4.2：實驗任務(wù)和要求.............................................................................................................................17 4.3：實驗步驟和結(jié)果.............................................................................................................................17 4.4：結(jié)果分析.........................................................................................................................................19

實驗一：

數(shù)字圖像的基本處理操作

1.1： 實驗?zāi)康?/p>

1、熟悉并掌握MATLAB、PHOTOSHOP等工具的使用；

2、實現(xiàn)圖像的讀取、顯示、代數(shù)運算和簡單變換。

3、熟悉及掌握圖像的傅里葉變換原理及性質(zhì)，實現(xiàn)圖像的傅里葉變換。

1.2：實驗任務(wù)和要求

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.對兩幅不同圖像執(zhí)行加、減、乘、除操作，在同一個窗口內(nèi)分成五個子窗口來分別顯示，注上文字標(biāo)題。3.對一幅圖像進(jìn)行平移，顯示原始圖像與處理后圖像，分別對其進(jìn)行傅里葉變換，顯示變換后結(jié)果，分析原圖的傅里葉譜與平移后傅里葉頻譜的對應(yīng)關(guān)系。4.對一幅圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，顯示原始圖像與處理后圖像，分別對其進(jìn)行傅里葉變換，顯示變換后結(jié)果，分析原圖的傅里葉譜與旋轉(zhuǎn)后傅里葉頻譜的對應(yīng)關(guān)系。

1.3：實驗步驟和結(jié)果

1.對實驗任務(wù)1的實現(xiàn)代碼如下： a=imread('d:tp.jpg');i=rgb2gray(a);I=im2bw(a,0.5);subplot(1,3,1);imshow(a);title('原圖像');subplot(1,3,2);imshow(i);title('灰度圖像');subplot(1,3,3);imshow(I);title('二值圖像');subplot(1,3,1);imshow(a);title('原圖像');

結(jié)果如圖1.1 所示：

圖1.1 原圖及其灰度圖像，二值圖像 2.對實驗任務(wù)2的實現(xiàn)代碼如下： a=imread('d:tp.jpg');A=imresize(a,[800 800]);b=imread('d:tp2.jpg');B=imresize(b,[800 800]);Z1=imadd(A,B);Z2=imsubtract(A,B);Z3=immultiply(A,B);Z4=imdivide(A,B);subplot(3,2,1);imshow(A);title('原圖像 A');subplot(3,2,2);imshow(B);title('原圖像 B');subplot(3,2,3);imshow(Z1);title('加法圖像');subplot(3,2,4);imshow(Z2);title('減法圖像');subplot(3,2,5);imshow(Z3);title('乘法圖像');subplot(3,2,6);imshow(Z2);title('除法圖像');結(jié)果如圖1.2所示：

3.對實驗任務(wù)3的實現(xiàn)代碼如下：

s=imread('d:tp3.jpg');i=rgb2gray(s);i=double(i);j=fft2(i);k=fftshift(j);

%直流分量移到頻譜中心 I=log(abs(k));

%對數(shù)變換

m=fftshift(j);

%直流分量移到頻譜中心 RR=real(m);

%取傅里葉變換的實部 II=imag(m);

%取傅里葉變換的虛部 A=sqrt(RR.^2+II.^2);A=(A-min(min(A)))/(max(max(A)))*255;b=circshift(s,[800 450]);b=rgb2gray(b);b=double(b);c=fft2(b);e=fftshift(c);I=log(abs(e));f=fftshift(c);WW=real(f);ZZ=imag(f);B=sqrt(WW.^2+ZZ.^2);B=(B-min(min(B)))/(max(max(B)))*255;subplot(2,2,1);imshow(s);title('原圖像');subplot(2,2,2);imshow(uint8(b));title('平移圖像');subplot(2,2,3);imshow(A);title('離散傅里葉變換頻譜');subplot(2,2,4);imshow(B);title('平移圖像離散傅里葉變換頻譜');結(jié)果如圖1.3所示：

4.對實驗任務(wù)4的實現(xiàn)代碼如下： s=imread('d:tp3.jpg');i=rgb2gray(s);i=double(i);j=fft2(i);k=fftshift(j);I=log(abs(k));m=fftshift(j);RR=real(m);II=imag(m);A=sqrt(RR.^2+II.^2);A=(A-min(min(A)))/(max(max(A)))*255;b=imrotate(s,-90);b=rgb2gray(b);b=double(b);c=fft2(b);e=fftshift(c);I=log(abs(e));f=fftshift(c);WW=real(f);ZZ=imag(f);B=sqrt(WW.^2+ZZ.^2);B=(B-min(min(B)))/(max(max(B)))*255;subplot(2,2,1);imshow(s);title('原圖像');subplot(2,2,2);imshow(uint8(b));title('平移圖像');subplot(2,2,3);imshow(A);title('離散傅里葉頻譜');subplot(2,2,4);imshow(B);title('平移圖像離散傅里葉頻譜');結(jié)果如圖1.4所示：

1.4：結(jié)果分析

對MATLAB軟件的操作開始時不太熟悉，許多語法和函數(shù)都不會使用，寫出程序后，調(diào)試運行，最開始無法顯示圖像，檢查原因，是有些標(biāo)點符號沒有在英文狀態(tài)下輸入和一些其他的細(xì)節(jié)，學(xué)會了imread()，imshow()，rgb2gray（）等函數(shù)。

實驗二： 圖像的灰度變換和直方圖變換

2.1： 實驗?zāi)康?/p>

1、熟悉及掌握圖像的采樣原理，實現(xiàn)圖像的采樣過程，進(jìn)行圖像的灰度轉(zhuǎn)換。

2、理解直方圖的概念及應(yīng)用，實現(xiàn)圖像直方圖的顯示，及通過直方圖均衡對圖像進(jìn)行修正。

2.2：實驗任務(wù)和要求

1、對一幅圖像進(jìn)行2倍、4倍、8倍和16倍減采樣，顯示結(jié)果。

2、顯示一幅灰度圖像a，改變圖像亮度使其整體變暗得到圖像b，顯示兩幅圖像的直方圖。

3、對一幅圖像進(jìn)行灰度變化，實現(xiàn)圖像變亮、變暗和負(fù)片效果，在同一個窗口內(nèi)分成四個子窗口來分別顯示，注上文字標(biāo)題。

4、對一副圖像進(jìn)行直方圖均衡化，顯示結(jié)果圖像和對應(yīng)直方圖。

5、對一副圖像進(jìn)行如圖所示的分段線形變換處理，試比較與直方圖均衡化處理的異同。

2.3：實驗步驟和結(jié)果

1.對實驗任務(wù)1的實現(xiàn)代碼如下：

a=imread('d:tp2.jpg');

b=rgb2gray(a);for m=1:4 figure [width,height]=size(b);quartimage=zeros(floor(width/(m)),floor(height/(2*m)));k=1;n=1;for i=1:(m):width for j=1:(2*m):height quartimage(k,n)=b(i,j);n=n+1;end k=k+1;n=1;end imshow(unit8(quartimage));end

結(jié)果如圖所示：

2.對實驗任務(wù)2的實現(xiàn)代碼如下：

a=imread('d:tp2.jpg');c=rgb2gray(a);b=c-46;subplot(3,2,1);imshow(c);title('原圖像')subplot(3,2,2);imhist(c);title('原圖像的直方圖')subplot(3,2,3);imshow(b);title('變暗后的圖像')subplot(3,2,4);imhist(b);title('變暗后的圖像直方圖');d=imadjust(c,[0,1],[1,0]);subplot(3,2,5);imshow(d);title('反轉(zhuǎn)圖像');結(jié)果如圖2.2所示：

3.對實驗任務(wù)3的實現(xiàn)代碼如下： a=imread('d:tp.jpg');m=imadjust(a,[,],[0.5;1]);%圖像變亮 n=imadjust(a,[,],[0;0.5]);%圖像變暗 g=255-a;%負(fù)片效果

subplot(2,2,1);imshow(a);title('原圖像');subplot(2,2,2);imshow(m);title('圖像變亮');subplot(2,2,3);imshow(n);title('圖像變暗');subplot(2,2,4);imshow(g);title('負(fù)片效果');結(jié)果如圖所示：

4.對實驗任務(wù)4的實現(xiàn)代碼如下：

b=imread('d:tp.jpg');c=rgb2gray(b);j=histeq(c);subplot(2,2,1),imshow(c);subplot(2,2,2),imshow(j);subplot(2,2,3),imhist(c);subplot(2,2,4),imhist(j);結(jié)果如圖2.4所示：

5.對實驗任務(wù)5的實現(xiàn)代碼如下： x1=0:0.01:0.125;x2=0.125:0.01:0.75;x3=0.75:0.01:1;y1=2*x1;y2=0.25+0.6*(x2-0.125);y3=0.625+1.5*(x3-0.75);x=[x1,x2,x3];y=[y1,y2,y3];plot(x,y);結(jié)果如圖所示：

2.4：結(jié)果分析

這次實驗主要是對圖像的灰度變換和直方圖均衡化，實驗內(nèi)容包括灰度拉伸、圖像反轉(zhuǎn)、圖像的二值化以及直方圖均衡。通過實驗將課本上理論知識加以實踐，實驗過程中明白了圖像處理的一些技巧。但是以上幾種方法采用的基本都是線性變換法，在實際應(yīng)用中存在很多缺陷。它只能處理一些黑白分明的圖像，而對于一些顏色豐富或者處理比較復(fù)雜圖像時，往往于心不足。

實驗三： 圖像的平滑處理

3.1： 實驗?zāi)康?/p>

1、熟悉并掌握常見的圖像噪聲種類；

2、理解并掌握常用的圖像的平滑技術(shù)，如鄰域平均法和中值濾波的原理、特點、適用對象。

3.2：實驗任務(wù)和要求

1、讀出lena.jpg這幅圖像，給這幅圖像分別加入椒鹽噪聲、高斯噪聲和乘性噪聲后并與前一張圖顯示在同一圖像窗口中。

2、對受高斯噪聲（模擬均值為0方差為0.02的高斯噪聲）干擾的lena圖像分別利用鄰域平均法和中值濾波進(jìn)行濾波去噪（窗口可變，可先取3*3，依次再取5*5，7*7），并顯示濾波結(jié)果。

3、對受椒鹽噪聲（噪聲方差為0.02）干擾的lena圖像，選擇合適的濾波器將噪聲濾除。

4、對受乘性噪聲（噪聲方差為0.02）干擾的lena圖像，選擇合適的濾波器將噪聲濾除。

3.3：實驗步驟和結(jié)果

1.對實驗任務(wù)1的實現(xiàn)代碼如下：

>> I=imread('d:tp.jpg');>> i=rgb2gray(I);>> J=imnoise(i,'gaussian',0,0.02);%高斯噪聲 >> K=imnoise(i,'salt & pepper',0.02);%椒鹽噪聲 >> P=imnoise(i,'speckle',0.02);%乘性噪聲 >> subplot(2,2,1);imshow(i);>> xlabel('原圖');>> subplot(2,2,2);imshow(J);xlabel('高斯噪聲');>> subplot(2,2,3);imshow(K);xlabel('椒鹽噪聲');>> subplot(2,2,4);imshow(P);xlabel('乘性噪聲');結(jié)果如圖3.1所示：

2.對實驗任務(wù)2的實現(xiàn)代碼如下： >> I=imread('d:tp.jpg');>> i=rgb2gray(I);>> J=imnoise(i,'gaussian',0,0.02);>> K=im2double(J);>> h=fspecial('average');>> G1=filter2(h,K,'same');>> G2=medfilt2(K);>> subplot(2,2,1);imshow(1);>> subplot(2,2,1);imshow(i);>> xlabel('原圖');>> subplot(2,2,2);imshow(J);>> xlabel('添加高斯噪聲');>> subplot(2,2,3);imshow(G1);>> xlabel('均值濾波');>> subplot(2,2,4);imshow(G2);>> xlabel('中指濾波');結(jié)果如圖3.2所示：

3.對實驗任務(wù)3的實現(xiàn)代碼如下： >> I=imread('D:tp.jpg');>> i=rgb2gray(I);>> J=imnoise(i,'salt & pepper',0.02);>> K=im2double(J);>> h=fspecial('average');>> G1=filter2(h,K,'same');>> G2=medfilt2(K);>> subplot(2,2,1);imshow(i);>> xlabel('原圖');>> subplot(2,2,2);imshow(J);>> xlabel('添加椒鹽噪聲');>> subplot(2,2,3);imshow(G1);>> xlabel('均值濾波');>> subplot(2,2,4);imshow(G2);>> xlabel('中值濾波');結(jié)果如圖3.3所示：

4.對實驗任務(wù)4的實現(xiàn)代碼如下： >> i=imread('D:tp.jpg');>> I=rgb2gray(i);>> J=imnoise(I,'speckle',0.02);>> K=im2double(J);>> h=fspecial('average');>> G1=filter2(h,K,'same');>> G2=medfilt2(K);>> subplot(2,2,1);imshow(I);>> xlabel('原圖');>> subplot(2,2,2);imshow(J);>> xlabel('添加乘性噪聲');>> subplot(2,2,3);imshow(G1);>> xlabel('均值濾波');>> subplot(2,2,4);imshow(G2);>> xlabel('中值濾波');結(jié)果如圖3.4所示：

3.4：結(jié)果分析

（1）采用均值濾波器對圖像處理能達(dá)到去噪的效果，并且一般濾波器的模板越大去噪效果越好，但是應(yīng)該適中，當(dāng)模板選擇的過大時，處理的效果就會下降，因此我們應(yīng)該根據(jù)具體的要求選擇合適的模板來處理圖像。

（2）采用高斯濾波器對圖像處理能達(dá)到去噪的效果，與均值濾波器相同，隨著所用的濾波器尺寸的增大，圖像的細(xì)節(jié)銳化程度相應(yīng)降低圖像變得模糊起來。但相較于均值濾波器，其模糊程度較小。但是高斯濾波同時受到標(biāo)準(zhǔn)差 sigma 的影響。

（3）中值濾波對去除“椒鹽”噪聲可以起到很好的效果,因為椒鹽噪聲只在畫面中的部分點上隨機(jī)出現(xiàn),所以根據(jù)中值濾波原理可知,通過數(shù)據(jù)排序的方法,將圖像中未被噪聲污染的點代替噪聲點的值的概率比較大,因此噪聲的抑制效果很好。中值濾波與均值濾波相比，在去除圖像椒鹽噪聲的同時，還能夠保持圖像比較清晰的輪廓。從實驗結(jié)果可以看出，通過3*3 的均值濾波器，圖像中的噪聲點有明顯的消除。但是 3*3 的非線性模板中值濾波器上對噪聲的濾除效果更完美。

實驗四：圖像的銳化處理

4.1： 實驗?zāi)康?/p>

1、熟悉并掌握MATLAB圖像處理工具箱的使用；

2、理解并掌握常用的圖像的銳化技術(shù)。

4.2：實驗任務(wù)和要求

1、采用三種不同算子對圖像進(jìn)行銳化處理。

2、銳化空間濾波

1)采用3×3的拉普拉斯算子w = [ 1, 1, 1;1 – 8 1;1, 1, 1]濾波

2)編寫函數(shù)w = genlaplacian(n)，自動產(chǎn)生任一奇數(shù)尺寸n的拉普拉斯算子，如5×5的拉普拉斯算子：

w =

[ 1

1] 3)分別采用5×5，9×9，15×15和25×25大小的拉普拉斯算子對blurry_moon.tif

2g(x,y)?f(x,y)??f(x,y)完成圖像的銳化增強(qiáng)，進(jìn)行銳化濾波，并利用式觀察其有何不同，要求在同一窗口中顯示。

4.3：實驗步驟和結(jié)果

1.對實驗任務(wù)1的實現(xiàn)代碼如下：

>> i=imread('d:tp.jpg');>> I=rgb2gray(i);>> H=fspecial('sobel');>> I1=filter2(H,I);>> H=fspecial('prewitt');>> I2=filter2(H,I);>> H=fspecial('log');>> I3=filter2(H,I);>> subplot(2,2,1);imshow(i);title('原圖像');>> subplot(2,2,2);imshow(I1);title('sobel算子銳化圖像');>> subplot(2,2,3);imshow(I2);title('prewitt算子銳化圖像');>> subplot(2,2,4);imshow(I3);title('log算子銳化圖像');結(jié)果如圖所示：

2.對實驗任務(wù)2的實現(xiàn)代碼如下： 1）

>> i=imread('D:tp.jpg');>> I=rgb2gray(i);>> T=double(I);>> subplot(1,2,1),imshow(T,[]);>> w=[1,1,1;1,-8,1;1,1,1];>> K=conv2(T,w,'same');>> subplot(1,2,2),imshow(K,[]);>> title('Lalacian Transformation');結(jié)果如圖所示：

2）

function w = genlaplacian(n)

w=ones(n);

x=ceil(n/2);

w(x,x)=-1*(n*n-1);

end

3）w1=genlaplcaian(5);

I=imread(‘d:tp.jpg’);T=double(I);K=conv2(T,w1’same’);J=T-K;4.4：結(jié)果分析

通過對數(shù)字圖像進(jìn)行銳化處理，可以增強(qiáng)圖像的邊緣，使模糊的圖像變得清晰起來，而以上幾種方法都能很好的將圖像的邊緣變得清晰，但是要在不影響圖像整體效果的情況下還是比較困難。綜上所述，根據(jù)不同的情況可以需要選用不同的方法。在邊緣檢測中，常用的一種模板是Sobel 算子。Sobel 算子有兩個，一個是檢測水平邊緣的 ；另一個是檢測垂直邊緣的。與Prewitt算子相比，Sobel算子對于象素的位置的影響做了加權(quán)，可以降低邊緣模糊程度，因此效果更好。

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(jī)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(qiáng)

一、實驗?zāi)康?/p>

1、頻域圖像增強(qiáng)

2、掌握基于頻域的圖像增強(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)（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(hù)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(jìn)行邊緣檢測 BW2 = edge(I,'roberts');%利用roberts算子進(jìn)行邊緣檢測 BW3 = edge(I,'prewitt');%利用prewitt算子進(jìn)行邊緣檢測 BW4 = edge(I,'log');

%利用log算子進(jìn)行邊緣檢測 BW5 = edge(I,'canny');

%利用canny算子進(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)行同樣的操作，則首先要將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)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(jī)、傳真機(jī)、單色計算機(jī)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(jìn)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(jī)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)行圖像增強(qiáng)時要不要講圖像先進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步使用也有了更加深刻的認(rèn)識。

實驗三 圖像增強(qiáng)—空域濾波

一、實驗?zāi)康?/p>

進(jìn)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(jī)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(jī)會。

二、實驗設(shè)備與軟件

(1)IBM-PC計算機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)行處理。

3、實驗設(shè)備與軟件

1.LC-PC計算機(jī)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(jìn)行腐蝕運算； >>BW2 = imerode(bw,SE1);

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

%膨脹 7.對得到的二值圖像“原圖.jpg”進(jìn)行開運算；

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

%開運算 8.對得到的二值圖像“原圖.jpg”進(jìn)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(qiáng)（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(qiáng)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(qiáng)。

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(qiáng)方法是指直接作用于像素的增強(qiáng)方法?？沼蛱幚砜梢员硎緸椋?/p>

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(qiáng)（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(qiáng)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(qiáng)。實現(xiàn)頻域線性變換，非線性變換增強(qiáng)

二、實驗內(nèi)容

1、利用直方圖均衡化算法對圖像pout.tif 進(jìn)行增強(qiáng)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(qiáng)

一、實驗?zāi)康?/p>

1、掌握各種空域和頻域圖像濾波增強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)行濾波除噪處理。3、用prewitt 算子對圖像cameraman.tif 進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)。

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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行濾波處理 Fr=deconvwnr(g,psf,ncorr,icorr)；對圖像進(jìn)行維納濾波處理

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

Tform=maketform(transform_type,transform_parameters)；對圖像進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行增強(qiáng)、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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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