天津理工大学数字图像实验指导书

数字图像处理试验指导书电子信息工程学院20238月学生试验守则学生必需在规定时间内参与试验，不得迟到、早退。学生进入试验室后，不准随地吐痰、抽烟和乱抛杂物，保持室内清洁和安静。 试验前应认真阅读试验指导书，复习有关理论并承受教师提问检进展试验。试验中，认真执行操作规程，留意人身和设备安全。学生要以科学的态度进展试验，细心观看试验现象、认真记录各种试验数据，不得马虎从事，不得抄袭他人试验数据。如仪器发生故障，应马上报告教师进展处理，不得自行拆修。不得动用和触摸与本次试验无关的仪器与设备。凡损坏仪器设备、器皿、工具者，应主动说明缘由，书写损坏状况报告，依据具体情节进展处理。〔包括数据记录、分析与处理，以及绘制必要的图形〕前 言与系统等专业根底课的具体应用。以图像为载体，进展算法开发、数所裨益。本书与《数字图像处理根底》教材配套使用，结合试验教学，为每一章设计了“试验目的像处理程序设计与调试方法，稳固所学学问，培育实际力气。20238月名目TOC\o“1-1“\h\z\u\l“_TOC_250008“试验一图像的代数运算 1\l“_TOC_250007“试验二图像的几何运算 8\l“_TOC_250006“试验三图像的傅里叶变换 12\l“_TOC_250005“试验四图像的离散余弦变换 14\l“_TOC_250004“试验五图像压缩的实现 18\l“_TOC_250003“试验六图像的边缘检测 21\l“_TOC_250002“试验七图像的空域像素增加 23\l“_TOC_250001“试验八图像的空域滤波增加 28\l“_TOC_250000“试验九图像的频域滤波增加 32一、试验目的1、了解图像代数运算的根本函数和用法2、生疏图像的根本读入和输出3、了解数字图像的路径搜寻二、试验仪器1、计算机2、MATLAB软件环境三、试验原理和大小必需全都，且运算符类型相符。原理：XY确实定值差。条件：XY数据类型一样，大小一样。例：>X=uint8([25051075;44225100]);>>Y=uint8([>55050;505050]);>>Z=imabsdiff(X,Y)Z=2054025617550试验：>>I=imread(”cameraman.tif”);>>J=uint8(dct2(I));>>K=imabsdiff(I,J);>>imshow(K,[])1.1.原图像1.2.确定值差函数处理例原理：XY的叠加效果。条件：XY数据类型一样，大小一样。例：>>X=uint8([255075;44225100]);>>Y=uint8([505050;505050]);>>Z=imadd(X,Y)Z=2555012594255150试验：>>I=imread(”cameraman.tif”);>>J=uint8(dct2(I));>>K=imadd(I,J);>>imshow(K,[])1.3.叠加函数处理例3，求补函数原理：RGB像素的最大值减去图像的原始像素值，得到输出图像的相应位置的值。Matlab支持的各种图像。例：>>X2=imcomplement(X)X2=024518021130155试验：>>I=imread(”cameraman.tif”);>>J=imcomplement(I);>>imshow(J)1.4.求补函数处理例4，除法函数原理：差异。Z=imdivide〔X，Y〕XY数据类型一样，大小一样。XY相应像素值的变化比率。例：>>X=uint8([2551075;44225100]);>>Y=uint8([502050;505050]);>>Z=imdivide(X,Y)Z=5 1 21 5 2试验：>>I=imread(”rice.png”);>>blocks=blkproc(I,[3232],”min(x(:))”);>>background=imresize(blocks,[256256],”bilinear”);>>Ip=imdivide(I,background);>>imshow(Ip,[])%[]=letimshowscaledataautomatically1.5.1假设将参数改为常数，结果如下：>>I=imread(”rice.png”);>>J=imdivide(I,2);>>imshow(J)1.6.25，减法函数原理：的图像处理。使用格式与加法类似。Z=imsubtract〔X，Y〕XY是输入图像，ZMatlab支持的各种图像。例：>>X=uint8([2551075;44225100]);>>Y=uint8([505050;505050]);>>Z=imsubtract(X,Y)Z=205 0 250 175 50试验：>>I=imread(”rice.png”);>>blocks=blkproc(I,[3232],”min(x(:))”);>>background=imresize(blocks,[256256],”bilinear”);>>Ip=imsubtract(I,background);>>imshow(Ip,[])1.7.减法处理例四、留意事项留意常用操作命令和快捷键以及命令窗口中的标点符号命令使用。五、试验内容1、生疏数字图像确实定值差函数，叠加函数，求补函数，除法函数，减法函数的使用方法；2、生疏数字图像的路径搜寻；3MATLAB的数据类型、表达式、函数、常用命令和快捷键。把握指令窗的使用六、试验思考题思考各种代数运算在图像处理中的作用。七、试验报告要求依据自己上机的内容，将试验内容填写在试验报告中。一、试验目的

调用。二、试验仪器1、计算机2、MATLAB软件环境三、试验原理matlab〔即数字图像〕及其运算，关系操作和规律matlab四、留意事项在英文状态下输入。五、试验内容调用格式：Y=imresize〔X，M，method〕M0M>1，M<1，则表示需对图像进展缩小。参数method用来选择使用何种插值方法。Method=‘bilinear’双线性插值法Method=‘bicubic’双三次插值法试验：>>I=imread(”circuit.tif”);>>J=imresize(I,1.25);>>imshow(J)>>imshow(J)2.1.原图像2.2.图像放大例2，图像的旋转Y=imrotate〔X，angle，method〕试验：>>I=imread(”circuit.tif”);>>J=imrotate(I,-15,”bilinear”);>>imshow(J)2.3.图像旋转例3，图像的剪裁域。试验：>>I=imread(”circuit.tif”);>>I2=imcrop(I,[3060120160]);>>imshow(I2)>>imshow(I)2.4.原图像2.5.裁剪图例六、试验思考题图像的几何运算在图像处理中的应用。七、试验报告要求依据自己上机的内容，将试验内容填写在试验报告中。试验三图像的傅里叶变换一、试验目的作。二、试验仪器1、计算机2、MATLAB软件环境三、试验原理频域分析法在图像增加，复原，编码压缩等方面用途广泛。变换的数学问题。四、留意事项留意常用操作命令和快捷键以及命令窗口中的标点符号命令使用。五、试验内容试验例：输入一个图像矩阵，并将其傅里叶函数可视化。>>I=imread(”cameraman.tif”);>>I=im2double(I);>>F=fft2(I);>>F2=log(real(F));>>imshow(F2)3.1.原图像3.2.1傅里叶变换结果六、试验思考题书后第八题七、试验报告要求依据自己上机的内容，将试验内容填写在试验报告中。试验四 图像的离散余弦变换一、试验目的把握数字图像的离散余弦变换了解离散余弦变换在图像处理中的作用二、试验仪器1、计算机2、MATLAB软件环境三、试验原理离散余弦变换的实现有两种方法：FFTdct2函数实现该算法。dctmtx用以计算变换矩阵。详见教材。四、留意事项函数调用根本指令间的区分。五、试验内容dct2调用格式：B=dct2〔A〕B=dct2〔A，[MN]〕B=dct2〔A，M，N〕BA同大，且包含了余弦变换后的系数。的填充或截取。MNAA。MNA0AMxN矩阵。1DCT变换>>RGB=imread(”autumn.tif”);>>I=rgb2gray(RGB); %将彩色图像转化为灰度图像>>J=dct2(I); %离散余弦变换>>imshow(J)4.1.原图像4.2.DCT变换结果idct2调用格式：B=idct2〔A〕B=idct2〔A，[MN]〕AMNA的填充或截取。MNAA。MNA0AMxN矩阵。100，然后重构图像。>>RGB=imread(”autumn.tif”);>>I=rgb2gray(RGB);>>J=dct2(I);>>imshow(I)>>imshow(J)>>J(abs(J)<10)=0;>>K=idct2(J);>>imshow(K,[0255])4.3.重构后的图像六、试验思考题离散余弦变换域傅里叶变换的区分与联系。七、试验报告要求将试验命令、操作答案填写与报告中。一、试验目的把握离散余弦变换压缩图像的方法。依据已给算法，能够进展压缩编码的设计；了解压缩结果的测度方法。二、试验仪器1、计算机2、MATLAB软件环境三、试验原理〔DCT〕的应用之一是图像压缩。DCT压缩的过程为：DCT变换。后的图像格式。DCT解压的过程为：8x816x16DCT反变换。将反变换的矩阵的块合成一个单一的图像。8x8的图像块，计算它们的DCT系数，并且只保存10DCT变换来重构图像。四、留意事项留意指令的使用并在英文状态下输入。五、试验内容与步骤I=imread(”E:\4cat.jpg”);I1=im2double(I);[m,n]=size(I1);I1=I1(1:256,1:256);T=dctmtx(8);B=blkproc(I1,[8,8],”P1*x*P2”,T,T”);mask=[11110000;11100000;11000000;10000000;00000000;00000000;00000000;00000000];B2=blkproc(B,[8,8],”P1.*x”,mask);I2=blkproc(B2,[8,8],”P1*x*P2”,T”,T);figure,imshow(I1);title(”OringinalImage”);figure,imshow(I2);title(”CompressedImage”);OringinalImage5.1.原图像CompressedImage5.2.压缩图像85%DCT系数，图像照旧清楚〔质量损失几乎不辨。六、试验思考题图像数据压缩率的计算七、试验报告要求依据自己上机的内容，将试验内容填写在试验报告中。试验六图像的边缘检测一、试验目的1、把握sobel算子边缘检测方法。3canny边缘检测方法。二、试验仪器：1、计算机2、MATLAB软件环境三、试验原理图像边缘检测是图像高通滤波的处理目的，常用方法有一阶算子和二阶算缘轮廓线，便于编程把握跟踪，及做各种特征分析。四、留意事项1、留意常用操作命令和快捷键以及命令窗口中的标点符号命令使用。2、留意命令的输入要在英文状态下输入〔尤其是,和.。五、试验内容I=imread(”cameraman.tif”);BW1=edge(I,’sobel’);BW2=edge(I,”prewitt”);BW3=edge(I,”canny”);imshow(BW1);figure,imshow(BW2);figure,imshow(BW3);6.1sobel算子处理例六、试验思考题边缘检测在模式识别中的应用。七、试验报告要求将试验命令和操作答案填写与报告中。试验七图像的空域像素增加一、试验目的1，了解图像增加的作用。2，把握空域像素增加的一般方法。二、试验仪器：1、计算机2、MATLAB软件环境三、试验原理便于编程把握跟踪，及做各种特征分析。比照度扩展增加是空域变换增加基于像素点调整的方法。四、留意事项1、留意常用操作命令和快捷键以及命令窗口中的标点符号命令使用。2、留意命令的输入要在英文状态下输入〔尤其是,和.。五、试验内容试验7.1：比照度扩展图像增加读入图像，并计算图像直方图。观看可知，图像的灰度过于集中，比照度不够。即：灰度没有低于40200的。0255，这样，图像的比照度就大大增加。>>I=imread(”rice.png”);>>imhist(I)>>imshow(I);7.1.原图像100090080070060050040030020010000501001502002507.2.原图像直方图>>J=imadjust(I,[0.150.9],[01]);>>imhist(J)>>imshow(J);7.3.扩展后的图像100090080070060050040030020010000501001502002507.4.扩展后图像的直方图7.2直方图均衡化图像增加度增加。步骤：列出原始图像灰度级。统计原始图像各灰度级的像素数目。计算原始图像直方图各灰度级的频率数。计算原始图像的累计直方图。取整计算。确定映像关系。统计直方图哥哥灰度级的像素数目。计算直方图。7.5.直方图均衡化图像1200100080060040020000501001502002507.6.均衡化后图像的直方图六、试验思考题直方图均衡化的方法七、试验报告要求将试验命令和操作答案填写与报告中。一、试验目的1，生疏空域滤波增加的根本原理。2，把握均值滤波方法。3，把握中值滤波方法。二、试验仪器：1、计算机2、MATLAB软件环境三、试验原理重量保持不变，从而转变输出图像的频率分布，到达图像增加的目的。模板运算的数学涵义是一种卷积运算。四、留意事项1、留意常用操作命令和快捷键以及命令窗口中的标点符号命令使用。2、留意命令的输入要在英文状态下输入〔尤其是,和.。五、试验内容步骤如下：合。将模板上的系数与模板下对应的像素相乘。将全部乘积相加。将和〔模板的输出响应〕赋给图中对应模板中心位置。并比较结果。>>I=imread(”eight.tif”);>>J=imnoise(I,”salt&pepper”,0.02);>>imshow(I)>>imshow(J)8.1.原图像8.2.加噪图像>>K=imfilter(J,fspecial(”average”,3));>>imshow(K)8.3.3x3均值滤波8.4.5x5均值滤波8.5.7x7均值滤波六、试验思考题均值滤波的优缺点。七、试验报告要求将试验命令和操作答案填写与报告中。一、试验目的1，把握频域滤波的根本原理。2，把握高通滤波的一般方法。3，把握低通滤波的一般方法。4，了解带通滤波的方法。二、试验仪器：1、计算机2、MATLAB软件环境三、试验原理频域增加是