武汉理工大学数字图像处理实验.docx

学生实验报告书 实验课程 数字图像处理 学 院 信息工程学院 班 级 信息sy1001 姓 名 指导教师 聂明新 学号 0121009310106 2013 年 6 月 13 日  实验一 图像增强实验 一、实验目的 1、掌握灰度直方图的概念及其计算方法； 2、掌握基本的图象增强方法，观察图象增强的效果，加深对灰度直方图的理解; 3、掌握直方图均衡化原理; 4、利用MATLAB程序进行图像增强. 二、实验原理 图像增强是按指定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，消弱或去除某些不需要的信息的处理方法。其主要目的是处理后的图像对某些特定的应用比原来的图像更加有效。图像增强技术主要有直方图修正处理，图像平滑化处理，图像尖锐化处理等。本实验以灰度变换，直方图均衡化增强图像对比度的方法为主要内容。 1.直方图是图像的最基本的统计特征，它反应的是图像的灰度值的分布情况。图像的直方图事实上就是图像的亮度分布的概率密度函数，是一幅图像的所有像素集合的最基本的统计规律。直方图反映了图像的明暗分布规律，可以通过图像变换进行直方图调整，获得较好的的视觉效果。 2.直方图均衡化是通过灰度变换将一幅图像转换为另一幅具有均衡直方图，即每个灰度级上都具有相同像素点数的过程。直方图均衡化的目的是使图像在整个灰度值动态变化范围内的分布均匀化，改善图像的亮度分布状态，增强图像的视觉效果。 3.灰度线性变换是图像增强的重要手段之一，它可使图像动态范围加大，使图像对比度扩展，图像更加清晰，特征更加明显原图像 f(m,n) 的灰度范围 [a,b] 线形变换为图像 g(m,n),灰度范围[a’,b’] 公式： g(m,n)=a’+(b’-a’)* f(m,n) /(b-a 三、实验内容 1.计算出一幅灰度图象的直方图； 2.对灰度图像进行简单的灰度线形变换 原图像 f(m,n) 的灰度范围 [a, b] ； 线形变换为图像g(m,n) , 灰度范围[a’, b’] ； 公式： g(m,n)=a’+(b’-a’)* f(m,n) /(b-a) 3. 图像二值化 （选取一个域值，将图像变为黑白图像） 4.利用直方图均衡化进行图像增强 实验图像： Cameraman.bmp、 四、实验结果及分析 1.计算出一幅灰度图象的直方图； 分析：灰度直方图（histogram）是灰度级的函数，它表示图象中具有每种灰度级的象素的个数，反映图象中每种灰度出现的频率。灰度直方图的横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度级出现的频率，是图象的最基本的统计特征。 2.对灰度图像进行简单的灰度线形变换 3. 图像二值化 4.利用直方图均衡化进行图像增强 分析：直方图后，直方图被拉开，变得较为平直、均匀。这样，原本比较暗无法分辨的区域也能很好地分辨出来。  实验二 图像变换实验 一、实验目的 1、了解图像变换的意义和手段； 2、熟练掌握FFT变换及其应用； 3、了解图像离散余弦变换和逆变换的原理及应用； 4、通过本实验掌握利用MATLAB编程实现数字图像的傅立叶变换和离散余弦变换。 二、实验原理 1、应用傅立叶变换进行图像处理 傅里叶变换是线性系统分析的一个有力工具，它能够定量地分析诸如数字化系统、采样点、电子放大器、卷积滤波器、噪音和显示点等的作用。通过实验培养这项技能，将有助于解决大多数图像处理问题。 2、傅立叶（Fourier）变换的定义 二维Fourier变换和二维离散傅立叶变换为： 　　  图像的傅立叶变换与一维信号的傅立叶变换变换一样，有快速算法，具体参见相关书目，有关傅立叶变换的快速算法的程序不难找到。实际上，现在有实现傅立叶变换的芯片，可以实时实现傅立叶变换。 2．离散余弦变换 离散余弦变换的变换核为余弦函数，计算速度快，有利于图像压缩和其他处理。在大多数情况下，DCT 主要用于图像的压缩操作中，静态图像压缩标准 JPEG 就是采用的 DCT 变换。 二维离散余弦变换的正反变换为： 三、实验内容 1、傅里叶变换 熟悉其概念和原理,实现对一幅灰度图像的快速傅立叶变换,并求其变换后的系数（幅度）分布。 2、DCT变换 熟悉其概念和原理,实现对一幅图像做离散余弦变换,选择适当的DCT系数阈值对其进行DCT反变换 。 四、实验结果及分析 1、傅里叶变换 2、DCT变换 分析：通过 DCT反变换重构的图像，看上去有点模糊，失真明显 实验三 图像分割实验 一、实验目的 1、理解和掌握图像边缘检测和图像阈值分割的典型算法。 2、能用Matlab编写程序实现图像边缘检测和图像阈值分割。 3、观察图像分割的效果 二、实验原理 1.边缘检测： 图象的边缘是指图象局部区域亮度变化显著的部分，该区域的灰度剖面一般可以看作是一个阶跃，既从一个灰