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1、视觉检测技术实验指导书图像处理与分析部分实验一：图像预处理实验（验证性实验）一、实验目的与要求：目的：通过本次实验，学生可以掌握图像读取、显示和保存的方法，掌握空间域增强方法和频率域增强方法。要求：上机运行，调试通过。二、实验方案：1） 对附录中的练习111、练习13，进行上机运行和调试。2） 对上述练习，改变一些函数的参数，观察运行结果的变化。三、实验结果与数据处理对每个练习，要求学生获得相应的实验结果。四、结论 可以是对某些MATLAB函数如何使用的认识，也可以是学生的实验后的心得体会。五、问题与讨论1）在显示傅里叶频谱前，为什么常常进行对数变换？ 2）对实验中遇到的问题，进行讨论。实验二
2、：形态学处理、图像分割、表达与描述实验（验证性实验）一、实验目的与要求：目的：要求学生掌握形态学处理、图像分割和图像表达与描述的基本方法，掌握相关的MATLAB函数。要求：上机运行，调试通过。二、实验内容:1） 对附录中的练习1524、练习26、练习2832，进行上机运行和调试。2）对上述练习，改变一些函数的参数，观察运行结果的变化。三、实验结果与数据处理对每个练习，要求学生获得相应的实验结果。四、结论 可以是对某些MATLAB函数如何使用的认识，也可以是学生的实验后的心得体会。五、问题与讨论1）在形态学处理中，结构元选取的原则是什么？举例说明。2）对实验中遇到的问题，进行讨论。实验三：直方图
3、均衡化实验（设计性实验）实验名称：直方图均衡化实验实验项目性质：设计性实验计划学时：2一、 实验目的与要求1目的：通过本次实验，加深学生对直方图均衡化的基本原理的理解，加强学生的算法设计和编程实现的能力。2、要求：根据直方图均衡化的原理，设计直方图均衡化的算法，并编程实现直方图均衡化的功能。二、 预习与参考1R. C. Gonzalez, R. E. Woods。数字图像处理（第二版）。北京：电子工业出版社，2003。2图像处理与分析实验指导书的附录。2R. C. Gonzalez, R. E. Woods, S. L. Eddins。数字图像处理（MATLAB版）。北京：电子工业出版社，20
4、05。3徐飞，施晓红。Matlab应用图像处理。西安：西安电子科技大学出版社，2002。三、实验方案 此方案为参考方案，鼓励学生提出自己的方案。实现直方图均衡化的实现步骤：1. 列出原始图像的灰度级,其中L是灰度级的个数。2. 统计各灰度级的像素数目。3. 计算原始图像直方图各灰度级的频数，其中n为原始图像总的像素数目。4. 计算累积分布函数。5. 应用以下公式计算映射后的输出图像的灰度级，P为输出图像灰度级的个数： 其中，INT为取整符号6统计映射后各灰度级的像素数目。7计算输出直方图。8用的映射关系修改原始图像的灰度级，从而获得直方图近似为均匀分布的输出图像。四、实验（设计）仪器设备和材料
5、清单1计算机1台/每人五、考核形式1验收调试结果；2实验报告六、实验报告要求1技术路线；2MATLAB程序；3运行结果；4心得体会七、思考题1直方图均衡化的目的是使图像直方图尽可能地分布均匀，你有什么改进的思路？2你是如何理解步骤5的？3. 对实验中遇到的问题，进行讨论。 附录一：MATLAB数字图像处理1 MATLAB简介11 主要用途及特点主要用途：算法研究主要特点：语句功能强大；不能生成可执行文件。12 MATLAB工作环境 121 Matlab桌面 桌面包括5个子窗口：命令窗口、工作空间窗口、当前目录窗口、历史命令窗口、一个或多个图形窗口（仅在用户显示图形式出现）。命令窗口是用户在提示
6、符（）处键入MATLAB命令和表达式的地方，也是显示那些命令输出的地方。工作空间窗口显示对话中创建的变量和它们的某些信息。当前目录窗口显示当前目录的内容（即路径）。历史命令窗口包含用户已在命令窗口中输入的命令的纪录。 122 使用MATLAB编辑器创建M文件 123 获得帮助（1）help （2）lookfor 2 数字图像的读取、显示、保存、数据类型和图像类型、数据类型间的转换、图像类型间的转换21 图像的读取语法：imread ( filename ) 说明：读取图像格式名称 描述 可识别扩展符TIFF加标记的图像文件格式.tif, .tiffJPEG联合图像专家组.jpg, .jpegG
7、IF图形交换格式.gifBMPWindows位图.bmpPNG可移植网络图形.pngXWDX Window 转储.xwd 语法：M, N=size ( filename ) 说明：给出一幅图像的行数和列数22 图像的显示语法：imshow ( f, G) imshow (f, low high) imshow (f, )说明：G是显示该图像的灰度级数； 小于或等于low的值都显示为黑色，大于或等于high的值都显示为白色。 自动将变量low设置为f的最小值，将high设置为f的最大值。23 图像的保存语法：imwrite ( f, filename) 说明：保存图像练习1 f = imread
8、 ( saturn.tif); M, N = size( f ); g = imread ( trees.tif ); imshow ( f ); figure, imshow (g); %显示另一幅图像 imwrite (f, s2.jpg) f=imread(pout.tif); imshow(f); g=imread(trees.tif); figure,imshow(g);24 数据类型名称 描述double双精度浮点数，范围为-10exp(308) 10exp(308)，8字节uint8无符号8比特整数，1字节uint16无符号16比特整数，2字节uint32无符号32比特整数，4字
9、节int8有符号8比特整数，1字节int16有符号16比特整数，2字节int32有符号32比特整数，4字节single单精度浮点数，范围为-10exp(38) 10exp(38) ，4字节char字符logical值为0或1四种常用类型：double，uint8，char，logical。25 图像类型名称 描述亮度图像uint8类范围为0 255、double类归一化为0 1二值图像图像取值只有0和1的逻辑数组索引图像索引图像RGB图像彩色图像2 6 数据类与图像类型间的转换261 数据类间的转换语法：B = data_class_name ( A )举例：若A是8位图像，则B = doub
10、le ( A )转换为双精度图像。262 图像类型间的转换函数名称将输入转换为有效的输入图像数据类im2uint8uint8Logical, uint8, uint16和doubleim2uint16uint16Logical, uint8, uint16和doublemat2graydoubledoubleim2doubledoubleLogical, uint8, uint16和doubleim2bwlogicaluint8, uint16和double 练习2f=1 2; 3 4;g=mat2gray(f);gb=im2bw(g, 0.6) %0.6 is a threshold3 亮度
11、变换与空间滤波31 亮度变换函数311 基本亮度变换函数 语法：g=imadjust(f, low_in high_in, low_out high_out,gamma)说明：将图像f中的亮度值影响到g中的新值，即将low_in至high_in之间的值映射到low_out至high_out之间的值， low_in以下的值映射为low_out， high_in以上的值映射为high_out。参数gamma指定了映射曲线的形状。练习3f = imread ( pout.tif); imshow(f);g1=imadjust(f, 0 1, 1 0); figure, imshow(g1);g2=i
12、madjust(f, 0.5 0.75, 1 0, 0.5); figure, imshow(g2);312 对比度拉伸变换对数变换方法：g=c*log(1+double(f)说明：对数变换的一项主要应用是压缩动态范围，常用于傅里叶频谱显示。练习4f = imread ( pout.tif); F=fft2(f); % Fourier TransformFC=fftshift(F); %将变换原点移到频率矩形的中心。imshow(abs(FC), );S2= log(1+ abs(FC);figure,imshow(S2, );对比度拉伸方法：g=1./(1+(m./(double(f)+ep
13、s).E)说明：eps是浮点数的相对精度，可避免f出现0值时的溢出现象。32 直方图处理与函数绘图321 生成并绘制图像的直方图 语法：h=imhist(f, b) p= imhist(f, b)/num1(f)说明：b是用于形成直方图的灰度级的个数。p是归一化直方图。 num1(f)是求图像所有像素的灰度和的一个形式化的函数，需要自己编写。例如：s=sum(f), s=sum(s)，这两条语句合在一起，就实现了图像所有像素的灰度求和。练习5f = imread ( pout.tif); imhist(f);322 直方图均衡化语法：g=histeq(f, nlev)说明：nlev是为输出图像制定的灰度级数。练习6f = imread ( tire.tif); imshow(f); figure,imhist(f); ylim(auto); %自动设定y轴坐标范围和刻度 g=histeq(f,256);
