数字图像处理实验报告-河北工业大学2014-实验二,实验三..docx

数字图像处理实验指导书河北工业大学计算机科学与软件学院实验二 图像增强—灰度变换一、实验目的：1、了解图像增强的目的及意义，加深对图像增强的感性认识，巩固所学理论知识。2、掌握灰度变换的图像增强方法。二、实验原理及知识点术语‘空间域’指的是图像平面本身，在空间与内处理图像的方法是直接对图像的像素进行处理。空间域处理方法分为两种：灰度级变换、空间滤波。空间域技术直接对像素进行操作其表达式为g(x,y)=T[f(x,y)]其中f(x,y)为输入图像，g(x,y)为输出图像，T是对图像f进行处理的操作符，定义在点(x,y)的指定领域内。定义点(x,y)的空间邻近区域的主要方法是，使用中心位于(x,y)的正方形或长方形区域。此区域的中心从原点(如左上角)开始逐像素点移动，在移动的同时，该区域会包含不同的领域。T应用于每个位置(x,y)，以便在该位置得到输出图像g。在计算(x,y)处的g值时，只使用该领域的像素。灰度变换T的最简单形式是使用领域大小为1×1，此时,(x,y)处的g值仅由f在该点处的亮度决定，T也变为一个亮度或灰度级变化函数。当处理单设(灰度)图像时，这两个术语可以互换。由于亮度变换函数仅取决于亮度的值，而与(x,y)无关，所以亮度函数通常可写做如下所示的简单形式：s=T(r)其中，r表示图像f中相应点(x,y)的亮度，s表示图像g中相应点(x,y)的亮度。灰度变换可调整图像的灰度动态范围或图像对比度，是图像增强的重要手段之一。1.线性变换假设图像f(i，j)的灰度范围为[a,b]，线性变换后图像g(i，j)的范围为[a′,b′]，如图，g(i，j)与f(i，j)之间的关系式为：在曝光不足或过度的情况下，图像灰度可能会局限在一个很小的范围内。这时在显示器上看到的将是一个模糊不清、似乎没有灰度层次的图像。对曝光不足或过度的图像采用线性变换对图像每一个像素灰度作线性拉伸。可有效地改善图像视觉效果。2．分段线性变换为了突出感兴趣目标所在的灰度区间，相对抑制那些不感兴趣的灰度区间，可采用分段线性变换。设原图像f(i，j)在[0，Mf],感兴趣目标的灰度范围在[a,b],欲使其灰度范围拉伸到[c,d],则对应的分段线性变换表达式为通过细心调整折线拐点的位置及控制分段直线的斜率，可对任一灰度区间进行拉伸或压缩。3．非线性灰度变换当用某些非线性函数如对数函数、指数函数等，作为映射函数时，可实现图像灰度的非线性变换。三、实验内容：1、实现线性变换：在曝光不足或过度的情况下，图像灰度可能会局限在一个很小的范围内。这时在显示器上看到的将是一个模糊不清、似乎没有灰度层次的图像。对曝光不足或过度的图像采用线性变换对图像每一个像素灰度作线性拉伸,可有效地改善图像视觉效果。分别寻找曝光不足和过度的图像，采用线性变换进行处理，并对比其变换前后灰度直方图。 a=imread(football.jpg); b=rgb2gray(a); imhist(b); c=imadjust(b,[0,1],[1,0]); figure; imshow(c); d=imadjust(b,[0.5,0.75],[1,0]); figure; imshow(d); e=log(1+double(a)); e=mat2gray(e); e=im2uint8(e); figure; imshow(e);实现分段线性变换：为了突出感兴趣目标所在的灰度区间，相对抑制那些不感兴趣的灰度区间，可采用分段线性变换。寻找合适图像，实现分段线性变换，并对比其变换前后灰度直方图。 a=imread(football.jpg); figure; subplot(2,2,1); imshow(a); f0=0;g0=0; f1=20;g1=10; f2=180;g2=230; f3=255;g3=255; figure,plot([f0,f1,f2,f3],[g0,g1,g2,g3]); 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(a);x2=double(a); for i=1:mfor j=1:nf=x2(i,j);g(i,j)=0;if(ff1)g(i,j)=r1*f+b1;elseif(f=f1)(f=f2)g(i,j)=r2*f+b2;elseif(f=f2)(f=f3)elseg(i,j)=r3*f+b3;endendend figure; imshow(mat2gray(g));四、实验仪器(1) PC计算机(2) MATLAB软件 (3) 实验所需要的图片 五、实验报告要求描述实验的基本步骤，用数据和图片给出各个步骤