【正文】 圖像點(diǎn)運(yùn)算、幾何變換及正交變換的基本原理，了解編程實(shí)現(xiàn)的具體步驟；觀察圖像的灰度直方圖，明確直方圖的作用和意義；觀察圖像點(diǎn)運(yùn)算和幾何變換的結(jié)果，比較不同參數(shù)條件下的變換效果；觀察圖像正交變換的結(jié)果，明確圖像的空間頻率分布情況。點(diǎn)運(yùn)算一般包括灰度的線(xiàn)性變換、閾值變換、窗口變換、灰度拉伸和均衡等。程序流程圖如下：四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圖像灰度直方圖點(diǎn)運(yùn)算：圖像反色、灰度線(xiàn)性變換、閾值變換、窗口變換、灰度拉伸和灰度數(shù)字圖象處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一 圖象變換實(shí)驗(yàn)均衡幾何變換：圖像鏡像變換、圖像轉(zhuǎn)置、圖像平移、圖像縮放和圖像旋轉(zhuǎn) 正交變換：傅立葉變換、離散余弦變換、沃爾什變換、霍特林變換和小波正反變換注意：所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均針對(duì)8位BMP灰度圖像進(jìn)行處理，其它格式（如JPG）的圖像可以利用系統(tǒng)提供的圖像格式轉(zhuǎn)換工具進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行處理；本次實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是圖像的灰度直方圖和點(diǎn)運(yùn)算，幾何變換和正交變換只作一般性了解。從實(shí)現(xiàn)方法上可以看作是灰度折線(xiàn)變換的特列。數(shù)字圖象處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一 圖象變換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 圖像增強(qiáng)及復(fù)原實(shí)驗(yàn)七、實(shí)驗(yàn)條件PC機(jī) 數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件大量樣圖八、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖炀毷褂谩皵?shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件系統(tǒng)”；熟悉圖像增強(qiáng)及復(fù)原的基本原理，了解編程實(shí)現(xiàn)的具體步驟；觀察圖像中值濾波、平滑、銳化和偽彩色編碼的結(jié)果，比較不同參數(shù)條件下的圖像增強(qiáng)效果；觀察圖像退化和復(fù)原的結(jié)果，比較不同復(fù)原方法的復(fù)原效果。1分別表示頻域正變換和反變換。1打開(kāi)計(jì)算機(jī)，在系統(tǒng)桌面上雙擊“數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件系統(tǒng)”的可執(zhí)行文件“圖象處理”的圖標(biāo)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；1執(zhí)行文件→打開(kāi)，在OPEN對(duì)話(huà)框中選擇待處理的圖像，按【OK】后系統(tǒng)顯示出圖像；數(shù)字圖象處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一 圖象變換實(shí)驗(yàn)1執(zhí)行查看→圖像基本信息，將顯示圖像基本信息對(duì)話(huà)框，如圖所示；1執(zhí)行查看→灰度直方圖，查看圖像的灰度直方圖，如圖所示；數(shù)字圖象處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一 圖象變換實(shí)驗(yàn)1執(zhí)行圖像變換→正交變換→傅立葉變換，查看圖像的頻率域分布情況，如圖所示；1執(zhí)行圖像增強(qiáng)→中值濾波，選擇或自定義對(duì)話(huà)框中的濾波器參數(shù)，如圖所示；數(shù)字圖象處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一 圖象變換實(shí)驗(yàn)1設(shè)置完濾波器參數(shù)后按【OK】,系統(tǒng)顯示中值濾波后的圖像，與原圖像進(jìn)行比較，觀察中值濾波的效果，如圖所示；1重復(fù)步驟4，查看中值濾波后圖像的直方圖分布情況；數(shù)字圖象處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一 圖象變換實(shí)驗(yàn)1重復(fù)步驟5，查看中值濾波后圖像的頻率域分布情況；執(zhí)行文件→保存或另存為，保存處理后的圖像；1執(zhí)行文件→重新加載，重新加載原始圖像，但要注意先前對(duì)圖像的處理將會(huì)丟失。這些因素包括傳感器噪聲、攝像機(jī)聚焦不佳、物體與攝像機(jī)之間的相對(duì)移動(dòng)、隨機(jī)大氣湍流、光學(xué)系統(tǒng)的象差、成像光源和射線(xiàn)的散射等。D:PictureFig0604(a)(iris).tif39。dither39。D:PictureFig0604(a)(iris).tif39。figure,imshow(hsi_image(:,:,1))。,f)。space39。figure,imshow(fc)。I_filtered=imfilter(I,w,39。D:PictureFig0604(a)(iris).tif39。%拉普拉斯算子處理 figure,imshow(g)。)。39。%顯示取得選定區(qū)域[M,N,K]=size(g)。E251=f。clear。[x,map]=gray2ind(f1,128)。程序代碼如下：f=imread(39。average39。%對(duì)飽和度分量進(jìn)行平滑操作 I_filtered=imfilter(I,w,39。S=h(:,:,2)。%對(duì)亮度分量進(jìn)行平滑操作 %將H、S、I三個(gè)分量重新組合起來(lái) H1=cat(3,H,S,I_filtered)。感覺(jué)做matlab的實(shí)驗(yàn)和平時(shí)編寫(xiě)C代碼的時(shí)候有很多地方是相同的，都會(huì)經(jīng)歷：編碼，debug，正確這三個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程本身就具有挑戰(zhàn)性和趣味性。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康撵柟趟鶎W(xué)知識(shí)，提高所學(xué)能力三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用matlab的GUI程序設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的圖像處理程序，并含有如下基本功能： ，變換為灰度圖像和二值圖像，并在同一個(gè)窗口內(nèi)分成三個(gè)子窗口來(lái)分別顯示RGB圖像和灰度圖像，注上文字標(biāo)題 3．對(duì)給定的圖像添加噪聲（椒鹽噪聲、高斯噪聲）四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及代碼展示（1）讀入一幅RGB圖像，變換為灰度圖像和二值圖像，并在同一個(gè)窗口內(nèi)分成三個(gè)子窗口來(lái)分別顯示RGB圖像和灰度圖像，注上文字標(biāo)題效果展示：代碼：a = imread(39。源圖像39。二值圖像39。[h w]=size(Img)。sin(alpha),cos(alpha)]。if x=1amp。p3=Img(x_low,y_low)。B=imrotate(Img,alpha/pi*180)。title(39。title(39。title(39。色彩的變動(dòng)，實(shí)際上就是間接在對(duì)通道灰度圖進(jìn)行調(diào)整。用于顯示的灰度圖像通常用每個(gè)采樣像素 8 位的非線(xiàn)性尺度來(lái)保存，這樣可以有 256 級(jí)灰度。人們經(jīng)常用黑白、Bamp。二值圖像經(jīng)常使用位圖格式存儲(chǔ)。y1 =y0 + h/2。因此，涌現(xiàn)出了一系列空間域?yàn)V波方法，如均值濾波、中值濾波、Lee濾波、Kuan濾波、Frost濾波、Sigma濾波以及Gamma Map濾波等。 pepper39。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過(guò)了各種優(yōu)化和差錯(cuò)處理。新版本的MATLAB對(duì)整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線(xiàn)和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對(duì)于一些其他軟件所沒(méi)有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。4．掌握如何在MATLAB中按照指定要求存儲(chǔ)一幅圖像的方法。)。39。8．用imfinfo() 的大小； imfinfo(39。figure imshow(c)。二、實(shí)驗(yàn)原理圖像的代數(shù)運(yùn)算是圖像的標(biāo)準(zhǔn)算術(shù)操作的實(shí)現(xiàn)方法，是兩幅輸入圖像之間進(jìn)行的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的加、減、乘、除運(yùn)算后得到輸出圖像的過(guò)程。)通過(guò)一個(gè)加法操作： c=imadd(a,b)。39。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與軟件(1)IBMPC計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)MatLab軟件/語(yǔ)言包括圖像處理工具箱(Image Processing Toolbox)(3)實(shí)驗(yàn)所需要的圖片三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟a)調(diào)入并顯示原始圖像“”。average39。M = medfilt2(J,[3 3])。椒鹽噪聲往往由圖像切割引起，去除脈沖干擾及椒鹽噪聲最常用的算法是中值濾波。使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)體會(huì)一些主要的分割算子對(duì)圖像處理的效果，以及各種因素對(duì)分割效果的影響。%二值化 ；“”進(jìn)行腐蝕運(yùn)算； BW2 = imerode(bw,SE1)。%閉運(yùn)算 ；五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)了常見(jiàn)的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算基本方法，了解腐蝕、膨脹、開(kāi)運(yùn)算、閉運(yùn)算取得的效果，培養(yǎng)處理實(shí)際圖像的能力，通過(guò)自己動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)，對(duì)課本上的知識(shí)有了更加深刻的理解。[x,map]=gray2ind(I,n)。將真彩色圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像,level 取值在[0,1]之間四、實(shí)驗(yàn)代碼及結(jié)果in=imread(39。i=imresize(i,[256,256])。)subplot(223),imshow(i2),xlabel(39。x39。01y0234。236。%平移后圖像矩陣為I for x=1:r。imagesc(gray1),colormap(gray)。l %[x,y]=meshgrid([20::20],[20::20])。l s=fft2(I,601,801)。 的直方圖，并和imhist 函數(shù)生成的直方圖作比較。圖像位或運(yùn)算四、實(shí)驗(yàn)代碼與結(jié)果i=imread(39。g0=0。f39。b2=g1r2*f1。(f=f1)amp。% p 是每個(gè)灰度級(jí)出現(xiàn)的概率 for i=1:m for j=1:n num(1,in(i,j)+1)=num(1,in(i,j)+1)+1。對(duì)圖像取反 imhist()。tu=imread(39。% newN 為新生成圖像各灰度級(jí)像素個(gè)數(shù) newP=zeros(1,256)。end % 計(jì)算原始直方圖對(duì)應(yīng)的新的灰度 t ,建立映射關(guān)系 for i=1:256 t(1,i)=floor(254*q(1,i)+1+)。)。for i=1:m for j=1:n out2(i,j)=bitor(in(i,j),out1(i,j))。鞏固卷積定理、濾波處理等基礎(chǔ)知識(shí)。parameters 是與指定的濾波器有關(guān)的參數(shù)。f=imnoise(in1,39。(a)原始圖像39。%f1 的邊緣像素值為0中間的像素值依然為f f1((1+(k1)/2):(m1(k1)/2),(1+(k1)/2):(n1(k1)/2))=f。end ga(i,j)=round(hsum/(k^2))。,)。)subplot(133),imshow(g)%,xlabel(39。x=1。)。1 0 1]。sum1=sum1+x1(p,q)*h1(p,q)。 進(jìn)行空域?yàn)V波還原處理。)f=fft2(in)。大氣湍流退化圖39。)%基于勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)造成的模糊圖像及其還原clear。)f=fft2(in)。out(u,v)=f(u,v)*h(u,v)。chureal=uint8(real(chu1))。39。%r 為逆諧波函數(shù)中的Q 值%f1 是對(duì)邊緣像素補(bǔ)0 后得到的圖像f1=zeros(m+(k1),n+(k1))。end end %hsum 表示窗口內(nèi)所有像素值的和 hsum1=0。for h=1:(k^2)hsum1=hsum1+a(h)^(r+1)。%f1 的邊緣像素值為0中間的像素值依然為f f1((1+(k1)/2):(m1(k1)/2),(1+(k1)/2):(n1(k1)/2))=f。f=imnoise(in,39。勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)還原圖39。outreal=uint8(real(out1))。t=1。clc in=imread(39。%退化模型中的常數(shù)for i=1:N1 for j=1:N2 h(i,j)=exp((k2*(i^2+j^2))^(5/6))。k1=。close all。sum=sum1+sum2。x2=h2。g=f。x=x+1。)function g=biaozhunzhongzhi(f,k)[m,n]=size(f)。gaussian39。clc,clear in1=imread(39。%取出窗口內(nèi)的像素值并作標(biāo)準(zhǔn)均值濾波處理 for i=(k+1)/2:(m1(k1)/2)for j=(k+1)/2:(n1(k1)/2)a=0。(b)加噪圖像39。 pepper39。用于進(jìn)行二維線(xiàn)性數(shù)字濾波，使用矩陣B 中的二維濾波器對(duì)數(shù)據(jù)X進(jìn)行濾波。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 進(jìn)行濾波除噪處理。end end in=uint8(in)。[m,n]=size(in)。end end % 統(tǒng)計(jì)新生成圖像各灰度級(jí)像素個(gè)數(shù) for x=1:h for y=1:w newN(1,new_tu(x,y))=newN(1,new_tu(x,y))+1。% newq 為新生成圖像直方圖累積分布函數(shù) [h w]=size(tu)。)。直方圖均衡化函數(shù)imnoise(I,type,parameters)。subplot(121),plot(x,p),axis([1 256 0 ])subplot(122),imhist(in)實(shí)驗(yàn)四 圖像空域變換增強(qiáng)（2）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆罩狈綀D均衡化算法。(fclc,clear,close all in=imread(39。b3=g2r3*f2。g39。g1=60。)。空域處理可以表示為：g(x, y)=T[ f(x, y)]j=implement(i)。％圖像的傅立葉幅度頻譜以三維圖形顯示 l colormap(hsv)。l i=imread(39。subimage(gray1),axis(39。x1=x+x0。=x+x0即：237。 234。233。)subplot(224),imshow(i3),xlabel(39。[m1,n1]=size(i)i2=i1(1:2:end,1:2:end)。)。索引圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像 I=grb2gray(RGB)。鞏固圖像空間分辨率和灰度級(jí)分辨率、鄰域等重要概念。%膨脹 “”進(jìn)行開(kāi)運(yùn)算；BW3 = bwmorph(bw, 39。能夠掌握分割條件(閾值等)的選擇。鹽=白色，椒=黑色。%中值濾波44模板f） 上加入椒鹽噪聲(salt amp。%產(chǎn)生33的均值模版 ave2=fspecial(39。39。 b=immultiply(a,)。如截圖第一張為原圖，第二張為亮度加50，第三張為亮度減50 2．圖像的減法運(yùn)算在MATLAB中，使用imsubtract函數(shù)可以將一幅圖像從另一幅圖像中減去，或者從一幅圖像中減去一個(gè)常數(shù)。imadd函數(shù)將某一幅輸入圖像的每一個(gè)像素值與另一幅圖像相應(yīng)的像素值相加，返回相應(yīng)的像素值之和作為輸出圖像。 d=im2bw(b)。)。7．用imread()讀入圖像： ； b=imread(39。imwrite(I,39。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1．利用imread()函數(shù)讀取一幅圖像，假設(shè)其名為””，存入一個(gè)數(shù)組中；I=imread(39。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶(hù)界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對(duì)這方面有特殊要求的用戶(hù)也可以得到滿(mǎn)足模塊集合工具箱MATLAB對(duì)許多專(zhuān)門(mén)的領(lǐng)域都開(kāi)發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。在計(jì)算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會(huì)大大減少。%添加椒鹽噪聲J2=imnoise(I,39。高斯噪聲：所謂高斯噪聲是指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布（即正態(tài)分布）的一類(lèi)噪聲。在工業(yè)與自然界中，存在著各種干擾源（噪聲源），如大功率電力電子器件的