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1、学校代码：10128学号：200920203066数字图像处理课程设计题目 ： 数字图像处理及 Huufman （或小波变换）编码仿真实现学生姓名：肖 文 杰学院 ：信 息 工 程 学 院系别 ：电 子 信 息 工 程 系专业 ：电 子 信 息 工 程班级 ：电 子 0 9 - 1 班指导教师：吕方 王红霞2012 年12 月 17日17内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称： 数字图像处理课程设计学院： 信息工程班级：电子09-1学生姓名： 肖文杰一、题目学号：200920203066 _ 指导教师：吕芳 王红霞数字图像处理及Huufman （或小波变换）编码仿真实现二、目的与意义数字
2、图像处理课程设计是电子信息工程专业实践教学的一个重要环节，通过本课程设计使学生运用所学知识进行图像处理的实际训练；是对所学知识的提高和综合应用。通过综合设计，使得学生进一步理解数字图像处理的基本概念、基本原理和基本方法（如掌握图像增强算法、图像复原以及图像压缩方法等），扩展理论知识，培养学生的综合设计能力。三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等）1、预习：按要求学生可根据自己的情况预习或熟悉所用的语言，搜集资料。2、分析与设计：根据选定任务及搜集的资料设计实现方法，确定图像处理算法。3、程序设计：运用掌握的语言，编写程序，实现所设计的功能，需要在程序书写时做适当的注释
3、。4、调试与测试：自行调试程序，同学之间交叉测试程序，并记录测试情况。5、验收与评分：指导教师对每个学生的程序进行综合验收，结合设计报告，根据课程设计成绩评定方法评出成绩。四、工作内容、进度安排1、图像处理基本功能（第一周）普通傅里叶变换(ft与) 逆变换（if）t、快速傅里叶变换（ff）t与逆变换(iff、t离)散余弦变换（DCT ），小波变换；数字图像直方图的统计及绘制等；图像平滑算法实现及应用。 2、图像处理综合功能（第二周）1) 图像复原程序设计2) 给定a,b,c,概d 率，进行huffman编码，要求显示原图像、压缩后图像的文件大小、压缩比五、主要参考文献1、图像工程上册 章毓晋
4、清华大学出版社2、Matlab相关书籍或资料审核意见系（教研室）主任（签字）指导教师下达时间2012年12 月 14 日指导教师签字： 数字图像处理课程设计1、课程设计的目的与意义通过本课程设计使学生了解数字图像的基本概念，掌握数字图像处理的基本内容，如图像点运算、几何变换、增强处理、图像复原、边缘检测以及图像压缩等的基本原理和 Matlab 实现方法。通过本次课程设计，让学生掌握如何学习一门语言，如何进行资料查阅搜集， 如何自己解决问题等方法，养成良好的学习习惯。扩展理论知识，培养学生的综合设计能力。2、课程设计内容2.1 图像处理基本功能1）数字图像的变换：普通傅里叶变换(ft)与逆变换（
5、ift）、快速傅里叶变换（fft）与逆变换(ifft)、离散余弦变换（DCT），小波变换。2) 数字图像直方图的统计及绘制等； 3）基于 Matlab 的图像平滑算法实现及应用2.2 图像处理综合功能1) 图像复原程序设计创建一个仿真运动/均值模糊 PSF 来模糊一幅图像（图像自选）。针对退化设计出复原滤波器，对退化图像进行复原(复原的方法自定)。对退化图像进行复原，显示复原前后图像，对复原结果进行分析，并评价复原算法。2) 给定 a,b,c,概d 率，进行huffman编码，要求显示原图像、压缩后图像的文件大小、压缩比；或采用小波变换进行编码3、课程设计背景与基本原理3.1 课程设计背景数字
6、图像处理（Digital Image Processing）又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。3.2 课程设计基本原理3.2.1 傅里叶变换傅里叶变换是可分离和正交变换中的一个特例，对图像的傅里叶变换将图像从图像空间变换到频率空间，从而可利用傅里叶频谱特性进行图像处理。从 20世纪 60 年代傅里叶变换的快速算法提出来以后，傅里叶变换在信号处理和图像处理中都得到了广泛的使用。3.2.2 离散余弦变换离散余弦变换（discretecosinetransform,DCT）
7、是一种可分离和正交变换并且是对称的。它与傅里叶变换也有密切的联系，近年得到了广泛应用，特别是在图像压缩领域。1-D 离散余弦变换和其反变换由以下两式定义：u=0,1,.,N-1n 1(2x 1)uC (u) a(u) f(x)cosx 0N 1f(x)2N(2x 1)u x=0,1,.,N-1a(u)C (u)cos2Nu 0其中 a(u)为归一化加权系数，由 下式定义：1N2Nu 0a(u)u 1,2,.N., 12-Dd DCT 对由下面两式定义：N 1 N 1(2x 1)u(2 y 1)vu,v=0,1,.,N-1C (u,v) a(u)a(v)f(x,y)coscos2N2Nf(x,y
8、)N 1 N 1x 0 y 0(2x 1)u(2 y 1)vx,y=0,1,.,N-1x 0 y 0a(u)a(v)C (u,v)coscos2N2N3.2.3 小波变换小波变换的基础：序列展开、缩放函数和小波函数。小波变换和 Gabor 变换相同的事在时间上和频率上都具有局部化的能力，时间窗口长度与频率窗口长度的乘积是常数。它与 Gabor 变换不同的是时间窗口尺寸与频率窗口尺寸互成反变化，对不同的图像都有较好的效果。2-D 小波变换的实现h (-n)v2h (-m)v2WDv( j,m ,n )h (-m)u2WDv( j,m ,n )W (j 1,m ,n)uh (-m)2vDW( j,
9、m ,n ) vh (-n)2h (-m)2uuDW( j,m ,n ) v因为缩放函数和小波函数都是可分离的，所以可对 f(x,y的) 行先进行 1-D 变换再对结果进行变换。下图是小波变换的方框图：小波变换的结果是将图像进行了分解，这种分解是从高尺度向低尺度进行 的。小波分解的结果是将图像划分成了子图像的集合。在第一级小波分解时，原始图像被划分成了一个低频子图像LL 和三个高频子图像HH ，LH,和 HL 的集合。在第二级小波分解时，低频子图像 LL 继续被划分成了 LL 的一个低频子图像和三个高频子图像的集合，而原来第一级分解得到的三个高频子图像不变。上述分解过程可以这样继续下去，得到越
10、来越多的子图像。3.2.4 哈夫曼编码哈夫曼编码是消除编码冗余最常用的技术。当对信源符号逐个编码时，哈夫曼编码能给出最短的码子。根据无失真编码定理哈夫曼编码方式对固定阶数的信源是最优的。4、源代码及处理结果4.1 图像处理基本功能普通傅里叶变换 (ft)与逆变换（ ift）、快速傅里叶变换（ fft）与逆变换 (ifft)、离散余弦变换（DCT），小波变换；数字图像直方图的统计及绘制等；图像平滑算法实现及应用。4.1.1 正逆傅里叶变换傅里叶变换和逆变换 clc;img=imread(D:/xwj1.jpg);subplot(2,2,1),imshow(img); title( 原 图 );
11、f=rgb2gray(img); subplot(2,2,2),imshow(f); title(傅里叶变换);%二维傅里叶变换F=fft2(f); %=傅里叶变换FS=fftshift(F);%=将变换的频率图%频谱S=log(1+abs(FS);subplot(2,2,3);imshow(S,) title(直接变换频谱图);% 二维傅里叶逆变换fr=real(ifft2(ifftshift(FS);%=频域的图反变ret=im2uint8(mat2gray(fr);%=取其灰度图subplot(2,2,4),imshow(ret);title(逆傅里叶变换);实验结果:快速傅里叶变换（f
12、ft）与逆变换(ifft)clc;Y= imread(D:/xwj1.jpg); length(size(Y)=3 s=rgb2gray(Y);figure subplot(221); imshow(Y); title原(图);length(size(Y)=3 s=rgb2gray(Y); subplot(222); imshow(s);title灰(度图);J=fft2(double(s)快);速% 傅里叶变换K=fftshift(fft2(double(s); F=ifft2(K);快% 速傅里叶变换subplot(223);imshow(J);title(FF变T换结果); subplo
13、t(224); imshow(abs(F),); title(IF变FT换结果); 实验结果：离散余弦变换RGB= imread(D:/xwj1.jpg); figure;subplot(221); imshow(RGB); title彩(色原图); a=rgb2gray(RGB); subplot(222); imshow(a);title灰(度图); subplot(223); b=dct2(a);imshow(log(abs(b),),colormap(jet(64),colorbar; title(DC变T 换结果);subplot(224); b(abs(b)10)=0;% idct
14、 c=idct2(b)/255; imshow(c); title(IDC变T 换结果) 实验结果：小波变换i= imread(D:/xwj1.jpg);x=rgb2gray(i); %真彩色图像转化为灰度图像cA,cH,cV,cD=dwt2(x,db1); %对图像进行单层分解，小波为 bd1 A=upcoef2(a,cA,db1,1);H=upcoef2(h,cH,db1,1);V=upcoef2(v,cV,db1,1);D=upcoef2(d,cD,db1,1); %图像编码figure(1) subplot(221);image(wcodemat(A,192); title( 近 似 细 节 系 数 ); subplot(222);image(wcodemat(H,192); title( 水 平 细 节 系 数 ); subplot(223);image(wcodemat(V,192); title( 垂 直 细 节 系 数 ); subplot(224)
