中南大学数字图像实验报告概要.doc

《数字图像处理》 实验报告 学 院： 信息科学与工程 专业班级： 电子信息工程 学 号： 姓 名： 指导老师： 目录 实验一 数字图像的基本操作和灰度变换 3 1.1实验目的 3 1.2实验原理与方法 3 1.3实验内容与结果分析 4 1.4思考问题 9 实验二 图像的空间域增强 11 2.1实验目的 11 2.2实验原理与方法 11 2.3实验内容与结果分析 12 2.4思考问题 15 实验三 图像的傅里叶变换和频域处理 17 3.1实验目的 17 3.2实验原理与方法 17 3.3实验内容与结果分析 17 附录 实验代码 20 实验一 数字图像的基本操作和灰度变换 实验目的 1. 了解数字图像的基本数据结构 2. 熟悉Matlab中数字图像处理的基本函数和基本使用方法 3. 掌握图像灰度变换的基本理论和实现方法 4. 掌握直方图均衡化增强的基本理论和实现方法 二、实验原理与方法 1. 图像灰度的线性变换 灰度的线性变换可以突出图像中的重要信息。通常情况下，处理前后的图像灰度级是相同的，即处理前后的图像灰度级都为[0，255]。那么，从原理上讲，我们就只能通过抑制非重要信息的对比度来腾出空间给重要信息进行对比度展宽。 设原图像的灰度为，处理后的图像的灰度为，对比度线性展宽的原理示意图如图1.1所示。假设原图像中我们关心的景物的灰度分布在[，]区间内，处理后的图像中，我们关心的景物的灰度分布在[，]区间内。在这里，也就是说我们所关心的景物的灰度级得到了展宽。根据图中所示的映射关系中分段直线的斜率我们可以得出线性对比度展宽的计算公式： ， ， （1-1） ， （；） 其中，，，，图像的大小为×。 2. 直方图均衡化 直方图均衡化是将原始图像通过某种变换，得到一幅灰度直方图为均匀分布的新图像的方法。 离散图像均衡化处理可通过变换函数： 来实现 三、实验内容与步骤 1．熟悉MATLAB语言中数字图像处理函数的使用。 2. 图像灰度线性变换的实现 1）读入一幅灰度图像test1.tif，显示其灰度直方图 2）根据图像灰度直方图，选择所关心的图像景物的灰度分布范围[fa,fb]，以及拟变换的灰度分布范围[ga,gb] 3）实现对图像的灰度线性变换 4）调整，，的值，观察对处理结果的影响。 ① 灰度范围fa=30,fb=50,ga=30,gb=200，线性变换系数如下 1，β=8.5， 0.268 α= 1对于灰度值几乎没有发生变化，可看做是恒等变化； 比较明显。30至50位于直方图低灰度值部分，所以图像变亮。 ②灰度范围fa=60,fb=100,ga=30,gb=200，线性变换系数如下0.5 ，β=4.25， 0.3548 ③灰度范围fa=30,fb=80,ga=30,gb=200，线性变换系数如下 1，β=3.4， 0.314 由①②③可以看出，对于斜率大于部分对图像灰度有拉伸作 用，小于部分对图像灰度范围有压缩作用等于 分对于图像灰度范围变化 ④灰度范围fa=30,fb=80,ga=130,gb=255，线性变换系数如下4.3 ，β=2.5， 0 0-30，30-80灰度范围，其他压缩。⑤灰度范围fa=100,fb=150,ga=5,gb=50，线性变换系数如下0.05，β=0.9， 1.95 100-150灰度区间压缩，图像变暗 ⑥灰度范围fa=100,fb=150,ga=50,gb=200，线性变换系数如下0.5，β=3， 0.523 由此可以看出，将图像灰度在100到150之间的部分进行灰度拉伸，其他部分灰度压缩，图像整体变暗了，但因为拉伸的灰度值处于中间部分，所以效果不明显。 3. 图像的均衡化处理 1）读入一幅灰度图像test2.tif,求出其直方图 2）利用Matlab函数实现图像的均衡化处理 3）同屏显示处理前后的图像和灰度直方图，说明处理前后直方图的变化以 及对应的灰度变化 均衡化处理前，直方图分布集中在低亮度区域，图像暗且对比度低，视觉效果 差。均衡化处理后，直方图分布均匀，图像变亮，且对比度提高，图像清晰，视 觉效果好。 附：程序界面部分截图： 均衡化处理 2.灰度线性变换 四、思考问题 1．在映射关系中，分段直线的斜率的大小