专业综合实验指导书（精品）

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1、专业综合实验指导书数字图像处理（电子信息专业用）长春工业大学计算机科学与工程学院数字图像处理课程组一、冃的和意义专业综合实验旨在将图像处理基础理论论述与软件实践方法相结合，指导学 生如何解决图像处理过程中经常遇到的实际问题，提高学生的综合素质。所选择 的软件工具来自公认的科学计算方而的引领者MathWorks公司的MATLAB图像 处理工具箱，它为数字图像处理提供了一个稳定、宽泛的软件实现平台，其在教 育和工业应用小同样占有优势。本书重点强调了图像处理的基本问题的实现，帮 助学生巩固对相关理论知识的理解。二、实验要求结合图像处理的基本知识，培养学生运用MATLAB软件进行编程并仿真实 现，提高

2、软件设计和编程能力。通过分析实验结果，总结及撰写技术分析报告。三、主要仪器设备及环境微机Pentium 4以上，32M 以上内存，安装好 WINDOWS XP以上、 MATLAB7.0等有关软件。四、实验内容(-)常规实验项目1.实验一图像显示2.实验二图像变换3.实验三图像增强4.实验四图像分割5.实验五图像床缩6.实验六图像运算与区域处理(-)综合设计性实验项目1. 设计一医学图像边缘检测(血细胞、血管、肝脏等)2. 设计二车牌图像定位、识别3. 设计三印刷字符分割、手写体数字识别4. 设计四图像编码算法研究(Huffman.游程编码、香农编码等)5. 设计五运动图像复原算法设计6. 设计

3、六 指纹图像特征提取算法设计7. 设计七彩色图像增强算法设计实验一图像显示一、实验ri的MATLAB的图像处理工具箱提供了多种图像显示和颜色、光照技术。本实 验将具体介绍Matlab中用于图像显示、颜色转换的各个函数的具体用法。二、实验要求1. 学习图像读取、显示及保存方法。2. 学习特殊图像显示技术3. 学习图像颜色模型转换技术三、实验内容1. 读取图像使用函数imread可以将图像读入MATLAB环境，imread的语法为 imreadClename1)其中，filename是一个含有图像文件全名的字符申(包括-任何可用的扩展名)。 注意，此处的单引号用以界定filename字符串。如命令

4、行f=imread(,d:imagerice.tif);将TIFF图像rice.t讦读入图像数组f。命令行结尾处的分号用于取消输出。 若命令行未包含分号，则MATLAB会立即显示该行命令的运算结果。MATLAB 桌面工具条上的为前H录窗口会显示MATLAB的半前工作路径。为filename中 不包含任何路径信息时，imread会从当前FI录中寻找并读取图像文件。函数size可以给出一幅图像的行数和列数：size(f)ans =256 256也可使用如下形式自动确定一幅图像的大小：M,N=size(f);将返回图像的行数(M)和列数(N)。2 显示图像使用函数imshow来显示图像，该函数在显示

5、图像的同吋创建了一个图形图 像句柄对象，可以通过句柄的一些参数设置显示模式。例1显示灰度图像J=imread(eight.tif);subplot(121); imshow(J, 100,200);%在灰度范围100 , 200内显示图像 subplot(122);imshow(J,20);%以灰度等级20显示图像为用imshow显示另一幅图像时，MATLAB会在屏幕上用新图像替换旧图 像。为保持第一幅图像并同吋显示第二幅图像，可以使用figure函数：例2 显示二值图像BW= imread(circles.tif);imshow(BW) %显示二值图像figure(2)imshow(BW)

6、%显示颜色反转后的二值图像3. 保存图像使用函数imwrite可以将图像写到磁盘上，该函数的语法为imwrite(f,filename*)若filename中不包含路径信息，则imwrite会将文件保存到当前的工作H录 中。另一种常见但只适用于JPEG图像的函数语法是imwrite(f,filename.jpg1,quality1,q)其中，q是一个在0到100之间的整数(由于JPEG压缩，q越小，图像的退 化就越严重)。4. 特殊图像显示技术例3添加颜色条I=imread( saturn.tif);H=121;000;-l-2-l;I2=filter2(h,I);imshow(I2,),co

7、lorbar例4显示多图像序列mri=uint8(zeros(l 28,128,1,27);for frame=l:27mriframe),maplmreadCmri.tif,frame);endimshow(mri(:,:,:,3),map);例5显示多帧图像mri=uint8(zeros(l 28,128,1,27);for frame=l:27mri(:;:,frame),map=imreadCmri.tifframe);end%montage(mri,map);例6动画显示mri=uint8(zeros(l 28,128,1,27);for frame=l :27mriframe),m

8、apl=irnread(/rnri.tif,frame);endmov=immovie(mri,map);movie(mov);练习使用：zoom on, zoom off, imresize, imadjust, subimage, imrotate, imcrop, warp 例7把真彩色图像映射到柱面上xyz二 cylinder;RGB=imread(reight.tif);warp(x,y,z,RGB);5. 图像颜色转换技术(1)褪色函数 imapprox, rgb2ind例8图像的褪色X,map=imread(canoe.tif);Y,newmapl=imapprox(X,map,

9、20); imshow(X,map)figure, imshow(Y,newmap)(2)练习使用颜色模型转换函数：rgb2hsv, hsv2rgb, ntsc2rgb, rgb2ntsc, rgb2ycbcr, ycbcr2rgb, rgb2gray, im2bwrgb2hsv函数一将RGB模型转换为HSV模型。其调用格式如下： hsvmap=rgb2hsv(rgbmap)将 RGB 空间111 m X 3 的色彩表 rgbmap 转换成 HSV 色彩空间的颜色映射表hsvmap；HSV=rgb2hsv(RGB)将真彩色图像RGB转换为HSV色彩空间中的图像 HSVorgb2ntsc函数将R

10、GB模型转换为NTSC模型。其调用格式如下： yiqmap=rgb2ntsc(rgbmap)将 RGB 空间中 mX3 的色彩表 rgbmap 转换成 YIQ 色彩空间的颜色映射表yiqmap；YIQ=rgb2ntsc(RGB)将真彩色图像RGB转换为YIQ色彩空间中的图像 YIQorgb2ycbcr函数将RGB模型转换为YCbCr模型。其调用格式如下: ycbrmap=rgb2ycbcr(rgbmap)将 RGB 空间中的色彩表 rgbmap 转换成 YCbCr 空间小的颜色映射表ycbrmap；Ycbcr=rgb2ycbcr(RGB)将真彩色图像RGB转换为YCbCr空间中的图像 YCbC

11、rohsv2rgb函数将HSV模型转换为RGB模型。其调用格式如下： rgbmap=hsv2rgb(hsvmap)将HSV色彩空间的颜色映射表hsvmap转换成 RGB空间中的色彩表rgbmap, rgbmap和hsvmap都是m X 3的矩阵；RGB=hsv2rgb(HSV)表示将HSV色彩空问的图像HSV转换为真彩色图像 RGBontsc2rgb函数将NTSC色彩空间值转换为RGB色彩空间值。其调用格 式如下：rgbmap=ntsc2rgb(yiqmap)将YIQ空间中mX3的颜色映射表yiqmap转换成 RGB空间中的色彩表rgbmap；RGB=ntsc2rgb(YIQ)将NTSC色彩空

12、间的图像YIQ转化为真彩色图像RGB。ycbc2rgb函数YCbCr模型转换为RGB模型。其调用格式如下：rgbmap=ycbcr2rgb(ycbcrmap)将 YCbCr 色图 ycbcrmap 转换到 RGB 色图 rgbmapo rgbmap 和 ycbcrmap 都是 mX3 的数组。RGB = ycbcr2rgb(YCBCR)将 YCbCr 图像 YCBCR 转换成真彩色图像 RGB。四. 撰写技术分析报告(略)实验二图像变换一、实验H的学习灰度变换修止图像的颜色和灰度的方法。学习图像直方图的生成和修正 技术的原理和实现方法，理解其对于观察图像的意义。了解图像变换的意义和手 段，熟练

13、掌握傅里叶变换等图像正交变换方法，了解二维频谱的分布特点。二、实验要求1. 掌握灰度变换函数的用法，对图像进行灰度变换，增强对比度，显示变 换前后的图像以及它们的灰度直方图。2. 选择一幅直方图不均匀的图像，对其作直方图均衡化处理，显示处理前 后的图像以及它们的灰度直方图。3. 学习傅立叶变换等正交变换技术。三、实验内容1. 灰度调整函数imadjust是对灰度图像进行灰度变换的基本工具。其语法为 g=imadjust(f,low_in high_in,low_out high_out,gamma)此函数将图像f中的亮度值映彖到g中的新值，即将low_in至highn Z间 的值映射到low_

14、out high_out之间的值。low_in以下与high_in以上的值被剪切 掉了。输入图像应为uint8类、uintl6类或double类图像，输出图像与输入图像 有着相同的类。需要注意的是，不管f属于哪一个类，函数imadjust指定的强度 值的范围均为0,1。如果f是uint8类图像，则函数imadjust将乘以255来确定 应用中的实际值;如果f是uintl6类图像，则函数imadjust将乘以65 535。为lowjn highjn或low_out high_out使用空矩阵()会得到默认值0 lo若high_out小于 low_out,则输出亮度会反转。参数gamma指定了曲线

15、的形状，该曲线用来映射f的亮度值，以便生成图 像g。gamma的取值决定了输入图像到输出图像数据的映射方式，gammal,增强暗度，只有当gamma = 1(缺省情况)时，这种映射才是 线性映射。例1灰度调整举例I = imread(/cameraman.tif);J=imadjust(I,O 0.2),0.5 1;imshow(I);figureJmshow(J)这样的操作将显著增加图像的对比度，同吋也扩宽了原始图像上黑色部分的 变动范围，从而使摄影师所穿着的衣服的细节能够更容易分辨。2. 直方图均衡化直方图是图像亮度分布的概率密度函数，是图像最基本的统计特征，它反映 的是图像的灰度值的分布情况和图像的明暗分布规律，。直方图操作能有效地用 于图像增强，其固有的信息还可用于在其他图像处理应用中，如图像床缩与分割。 直方图在软件中易于计算，也适用于商用破件设备，因此，它们成为了实吋图像 处理的一个流行工具。直方图均衡化的F