实验基本灰度变换及直方图处理.docVIP

实验二 基本灰度变换及直方图处理 一、实验目的 1、掌握读写图像的基本操作 2、掌握MATLAB语言中图像数据与信息读写的方法 3、理解图像灰度变换处理在图像增强的作用 4、掌握灰度直方图的方法，了解灰度直方图的灰度变换及均衡化的方法 二、实验内容与要求 复制若干图形文件至MATLAB目录下WORK文件夹中 1、熟悉MATLAB语言中对图像数据读取，显示等基本函数 特别需要熟悉以下命令：熟悉imread()函数、imwrite()函数、size()函数、subpolot()函数、figure()函数。 1）将MATLAB目录下work文件夹中的图像文件读出，用到imread、imfinfo等文件，观察一下图像数据，了解一下数字图像在MATLAB中的处理就是处理一个矩阵。将这个图像显示出来（用imshow）.尝试修改map颜色矩阵的值，再将图像显示出来，观察图像颜色的变化。 2）将MATLAB目录下work文件夹中的图像读出，用rgb2gray()将其转化为灰度图像，记为变量B 2、图像灰度变换处理在图像增强的作用 读入不同情况的图像，请自己编辑和调用MATLAB函数用常用灰度变换函数对输入图像进行灰度变换，比较新颖的处理效果 3、绘制图像直方图的方法，对图像进行均衡化处理 请自己编程和调用MATLAB函数完成如下实验 1）显示B的图像及直方图，可以发现其灰度值集中在一段区域，用imadjust函数将它的灰度值调整到【0，1】之间，并观察调整后的图像与原图像的差别，调整后的灰度直方图与原灰度直方图的区别。 2）对B进行直方图均衡化处理，试比较与原图的异同 3）对B进行如图所示的分段线性变换处理，试比较与直方图均衡化处理的异同。 图一 分段线性变换函数 三、实验原理与算法分析 1、灰度变换 灰度变换是图像增强的一种重要的手段，她常用于改变图像的灰度范围及分布，是图像数字化及图像显示的重要手段 1) 图像反转 (1)灰度级范围[0，L-1]的图像反转可由下式获得 s=L-1-r (2)特点：“实现反白”。 (3)应用范围：特别适用于嵌入于图像暗色区域的白色或灰色细节。 c为常数 (2)特点 “ 扩展低输入，压缩高输入”。 应用范围 3）幂次变换 (1)公式表示 (2)特点： 非常灵活。 4）对比度拉伸：在实际应用中为了突出图像中感兴趣的研究对象，常常要求局部扩展拉伸某一范围的灰度值，或对不同范围的灰度值进行不同的拉伸处理，即分段线性拉伸。 其对应的数学表达式为： 2、直方图均衡化 直方图均衡是直方图修正技术中的一种常用的方法。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度，它是图像最基本的统计特征，依据定义，在离散形式下，用rk代表离散灰度级，用用 pr( rk) 代替 pr( r) ，用频数近似代替概率值，即 式中：nk为图像中出现rk级灰度的像素数，n是图像像素总数 ，rk代表离散灰度级 pr(rk)代表概率密度函数,表示原始图像的灰度分布，直方图均衡化处理是以累积分布函数变换法为基础的直方图修正法，假定变换函数为： 当灰度级是离散值的时候，可用频数近似代替概率值，即 式中：l是灰度级的总数目，nk为图像中出现第rk级灰度的次数，n是图像像素总数目 ,pr(rk)是取第K级灰度值的概率. 所以积分可以表示为下列累积分布函数（CDF）: 四、实验步骤 1、熟悉MALAB语言中对图像数据的读取，显示等基本操作 1）文件读取与信息显示 2)灰度图像转化 3)调整灰度对比度 2、绘制图像直方图的方法 1)图像直方图（先把一副图像的直方图显示出来） （1）直方图均衡化 （2）直方图规定化 2）对比度调整 五、思考题 1.数字图像直方图均衡化之后直方图为什么不是绝对平坦的？ 2.如何实现图像局部直方图均衡化？