【正文】 數(shù)字圖像處理實驗指導(dǎo)書 謝洪波 河南理工大學(xué) 2 2022年 5月 27日星期五 實驗一 熟悉圖像處理的 Matlab平臺 實驗?zāi)康? 熟悉 Matlab的工作環(huán)境，掌握 Matlab下矩陣的基本操作，熟練掌握 Matlab下圖像處理的基本操作 (讀、分解、轉(zhuǎn)換、顯示、查看、寫文件 )。 3 2022年 5月 27日星期五 實驗內(nèi)容 1. 設(shè)置當前工作目錄； 2. 讀入一幅 RGB圖像，查看圖像信息； 3. 將讀入的圖像分解為 R、 G、 B三幅圖像分別保存為三個圖像文件； 4. 將讀入的圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像并保存為圖象文件； 5. 顯示、查看讀入圖像、分解圖像、轉(zhuǎn)換圖像； 4 2022年 5月 27日星期五 實驗要求 1. 獨立完成實驗內(nèi)容； 2. 記錄每一項實驗內(nèi)容實現(xiàn)的步驟； 3. 打印輸出原始圖像、分解圖像、轉(zhuǎn)換圖像； 4. 獨立撰寫實驗報告 5 2022年 5月 27日星期五 實驗方法、步驟 ?打開 Matlab，從“文件”菜單選擇“ Set Path”，彈出“ Set Path”窗體，單擊“ Add Folder…” 按鈕或“ Add with Subfolders…” 按鈕，彈出“瀏覽文件夾”窗口，選擇自己的文件夾添加到當前工作目錄中，點擊“確定”，返回到“ Set Path”窗體，依次點擊“ Save”按鈕、“ Close”按鈕，完成當前工作目錄的設(shè)置。 6 2022年 5月 27日星期五 7 2022年 5月 27日星期五 實驗方法、步驟 RGB圖像，查看圖像信息 ?在“ Command”窗口的命令提示符“ ”后輸入“ I=imread(??)命令，讀入 RGB圖像“ ”，數(shù)據(jù)存在“ I”矩陣中； ?在“ Command”窗口的命令提示符“ ”后輸入“ imfinfo(??)命令，顯示圖像“ ”文件信息。 8 2022年 5月 27日星期五 9 2022年 5月 27日星期五 實驗方法、步驟 R、 G、 B三幅圖像分別保存為三個圖像文件； ?在“ Command”窗口的命令提示符“ ”后分別輸入“ I_R=I”、“ I_G=I。、“ I_G=I”，拷貝“ I”的 3個副本分別存入矩陣“ I_R”、“ I_G”、“ I_B”中； ?用 I_R(:,:,2)=0；”、 I_R(:,:,3)=0。”、“ I_G(:,:,1)=0?！?、“ I_G(:,:,3)=0?！焙汀?I_B(:,:,1)=0。”、“ I_B(:,:,2)=0?！笔沟谩?I_R”、“ I_G”、“ I_B”保留的分別只有 R、 G、 B分量。 ?分別用“ imwrite(I_R,??)”、“ imwrite(I_R,??)”和“ imwrite(I_R,??)”將它們分別寫入“ ”、“ ”和“ ”磁盤文件中。 10 2022年 5月 27日星期五 實驗方法、步驟 ； ?在“ Command”窗口的命令提示符“ ”后分別輸入“ I_Gray=rgb2gray(I)” 將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶葓D像并存于矩陣“ I_Gray”中，用“ imwrite(I_Gray,??)”將其寫入”磁盤文件中。 11 2022年 5月 27日星期五 實驗方法、步驟 、查看讀入圖像、分解圖像、轉(zhuǎn)換圖像； ?用 imshow()和 imview()顯示和查看各圖像； ?用下面命令序列在一個視窗顯示各圖像： subplot(231)。imshow(I)。title(?原始圖像 ?)。 subplot(233)。imshow(I_Gray)。title(?灰度圖像 ’ )。 subplot(234)。imshow(I_R)。title(?紅色分量 ‘ )。 subplot(235)。imshow(I_G)。title(?綠色分量 ‘ )。 subplot(236)。imshow(I_B)。title(?藍色分量 ‘ )。 12 2022年 5月 27日星期五 13 2022年 5月 27日星期五 思考題 ； ？ RGB圖像的各分量圖像？ RGB圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像？ 14 2022年 5月 27日星期五 實驗?zāi)康? 了解數(shù)字圖像頻域變換的目的，熟悉DFT、 DCT變換的頻譜特征及小波變換的特點，掌握數(shù)字圖像 FFT、 DCT及DWT變換的方法。 實驗二 圖像的頻域變換 15 2022年 5月 27日星期五 實驗內(nèi)容 1. 在 Matlab下讀入一幅圖像，對其灰度圖作快速傅立葉變換； 2. 在 Matlab下讀入一幅圖像，對其灰度圖作DCT變換； 3. 在 Matlab下讀入一幅圖像，對其作 DWT分解。 16 2022年 5月 27日星期五 實驗要求 1. 獨立完成各項實驗內(nèi)容； 2. 記錄每一項實驗內(nèi)容實現(xiàn)的步驟； 3. 編寫 FFT、 DCT、 DWT變換 Matlab程序； 4. 打印輸出原始圖像、 FFT的頻譜圖、將頻率平面坐標原點移至窗口中心的 FFT頻譜圖、 DCT頻譜圖以及 1級小波分解圖像； 5. 獨立撰寫實驗報告 17 2022年 5月 27日星期五 實驗方法、步驟 ，對其灰度圖作快速傅立葉變換。 ? 用 imread()函數(shù)讀如工作目錄下的“風(fēng)光壁紙 ”圖像存于 I矩陣中，用 rgb2gray()函數(shù)將其轉(zhuǎn)換成灰度圖像； ? 用 fft2()函數(shù)對其進行 FFT變換，并將變換得到的傅立葉頻譜存于 fft_I矩陣中； ? 用 fftshift()函數(shù)將傅立葉頻譜坐標原點移至窗口中央并存于 sfft_I矩陣中； ? 顯示 FFT頻譜圖、移動后的頻譜圖。 ? 由于 fft_I和 sfft_I均為復(fù)數(shù)矩陣，須用 abs()函數(shù)求其模，并根據(jù)矩陣元素的特點將其歸一化到 0~255之間； ? 用 subplot()函數(shù)及 imshow函數(shù)在同一窗口下顯示原始圖像、灰度圖像、 FFT頻譜圖及移動后的頻譜圖。 ? 附： 18 2022年 5月 27日星期五 % 快速傅立葉變換，顯示原始 RGB圖像、灰度圖像、 FFT頻譜圖 function fly(I) subplot(221) imshow(I)。 title(39。原始圖像 39。) I=rgb2gray(I)。 subplot(222) imshow(I)。 title(39?；叶葓D像 39。) fft_I=fft2(I)。 % 2D快速傅立葉變換 A=abs(fft_I)。 %將頻譜矩陣元素歸一化到 0~255 A=(Amin(min(A)))/(max(max(A))min(min(A)))*255。 subplot(223) imshow(A)。 title(39。傅立葉頻譜圖像 39。) sfft_I=fftshift(fft_I)。 % 傅立葉頻譜平面中心移至窗口中心 A=abs(sfft_I)。 %將頻譜矩陣元素歸一化到 0~255 A=(Amin(min(A)))/(max(max(A))min(min(A)))*255。 subplot(224) imshow(A)。 title(39。原點移到中心的傅立葉頻譜圖像 39。) 19 2022年 5月 27日星期五 20 2022年 5月 27日星期五 實驗方法、步驟 ，對其灰度圖作 DCT變換。 ?用 imread()函數(shù)讀如工作目錄下的 “ 顯微煤巖照片 .JPG”圖像存于 I矩陣中，用 rgb2gray()函數(shù)將其轉(zhuǎn)換成灰度圖像； ?用 dct2()函數(shù)對其進行 DCT變換，并將變換得到的傅立葉頻譜存于 dct_I矩陣中； ?顯示 DCT頻譜圖 ?由于 dct_I為復(fù)數(shù)矩陣，須用 abs()函數(shù)求其模，并根據(jù)矩陣元素的特點將其歸一化到 0~255之間； ?用 subplot()函數(shù)及 imshow函數(shù)在同一窗口下顯示原始圖像、灰度圖像、 DCT頻譜圖 ?附： 21 2022年 5月 27日星期五 % DCT變換，顯示原始 RGB圖像、灰度圖像、 DCT頻譜圖 function lsyx_pp(I) subplot(221) imshow(I)。 title(39。原始圖像 39。) I=rgb2gray(I)。 subplot(223) imshow(I)。 title(39。原始灰度圖像 39。) dct_I=dct2(I)。 A=abs(dct_I)。 A=(Amin(min(A)))/(max(max(A))min(min(A)))*255。 subplot(224) imshow(A)。 title(39。離散余弦頻譜圖像 39。) 22 2022年 5月 27日星期五 23 2022年 5月 27日星期五 實驗方法、步驟 ，對其作 DWT分解。 Matlab下對一幅圖象進行小波分解有兩種方法，一是利用 Mtlab提供的“小波工具箱”，二是編寫 Matlab程序。 方法一： ? 點擊“ Start”按鈕，選“ Toolbox”→“More…”→“Wavelet”→“Wavelet Main Menu (wavemenu)”，彈出 “Wavelet Main Menu ”窗體； ? 點擊“ TwoDimensional” 框架中的“ Wavelet 2d”按鈕，彈出“ Wavelet 2d”窗體； 24 2022年 5月 27日星期五 25 2022年 5月 27日星期五 26 2022年 5月 27日星期五 實驗方法、步驟 ? 點擊 “ File”菜單，選 “ Load”→ “Image”，選擇要做小波分解的圖像 ” ； ? 從 “ Wavelet”列表中選擇合適的小波母函數(shù)； ? 從 “ Level”列表中選擇小波分解的級別； ? 點擊 “ Analyze”按鈕； ? 調(diào)節(jié)各參數(shù)； ? 對分解結(jié)果可以保存和輸出。 27 2022年 5月 27日星期五 28 2022年 5月 27日星期五 實驗步驟 ，對其作 DWT分解。 方法二： ? 讀入進行小波分解的圖像，并把它轉(zhuǎn)成灰度圖像，存于一個矩陣中，如： X； ? 用 wavedct2函數(shù)對 X進行分解，該函數(shù)的格式如下： [C,S] = wavedt2(X,N,39。wname39。) ? 用相關(guān)命令輸出各圖像 ? 附： 29 2022年 5月 27日星期五 %小波圖像分解 clear clc X=imread(39。風(fēng)光壁紙（藍色主題） 39。)。 subplot(231) imshow(X) title(39。原始圖像 39。) X=rgb2gray(X)。