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1、实 验 报 告实验名称实验一图像增强课程名称数字图像处理A 姓名成绩班级学号日期地点备注：1.实验目的1、掌握利用 Matlab 图像工具箱进行图像处理。2、进一步理解利用各种方法进行图像处理。A.直方图增强处理（1）了解空间域图像增强的各种方法（点处理、掩模处理）；（2）通过编写程序掌握采用直方图均衡化进行图像增强的方法；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 9 页 -B.图像平滑（1）使用邻域平均法编写程序实现图像增强，进一步掌握掩模法及其改进（加门限法）消除噪声的原理；3、学会使用 Robert 梯度算法寻找图像边界及其相关的原理。掌握使用不同梯度算子（一阶导数算
2、子）进行图像边缘检测的原理、方法，根据实验结果分析各种算子的工作效果；4、学习锐化处理，使用 laplace算子对图像实现锐化处理，不断尝试寻找不同的a观察其效果。C.图像锐化（1）了解并掌握使用微分算子进行图像边缘检测的基本原理；（2）编写程序使用 Laplacian 算子（二阶导数算子）实现图像锐化，进一步理解图像锐化的实质；2.实验环境（软件条件）Windws2000/XP MATLAB 7.0 3.实验方法A.直方图增强处理对如图 1.1 所示的两幅 128128 的数字图像 fing_128.bmp 和 cell_128.bmp进行如下处理：对原图像进行直方图均衡化处理，同屏显示处理
3、前后图像及其直方图，比较异同，并回答为什么数字图像均衡化后其直方图并非完全均匀分布。B.图像平滑对图 1.1 所示的两幅128128、256 级灰度的数字图像fing_128.bmp 和cell_128.bmp加入点噪声，用 4-邻域平均法平滑加噪声图像（图像四周边界不处指纹图 fing_128.bmp 显微医学图像cell_128.bmp 图 1.1 实验图像名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 9 页 -理，下同），同屏显示原图像、加噪声图像和处理后的图像。不加门限；加门限),(21nmfT，（其中ijjifNnmf),(1),(2）C.图像锐化对 256256 大
4、小、256 级灰度的数字图像lena.bmp（如图 1.2 所示）进行如下处理：（1）对原图像进行锐化处理，显示处理前、后图像：用 Laplacian 算子进行锐化，分1和2 两种情况，各按如下不同情况给出处理结果，并回答提出的问题：fnmfnmg21),(),()1,()1,(),1(),1(),(4),(2nmfnmfnmfnmfnmfnmg问题：),(nmf和),(1nmg、),(2nmg之间有何关系？),(2nmg代表图像中的哪些信息？由此得出图像锐化的实质是什么？（2）分别利用Roberts、Prewitt 和 Sobel 边缘检测算子，对原图像进行边缘检测，显示处理前、后图像。4.
5、实验分析第一题答：使用直方图并调用直方图均衡化技术处理离散灰度级时，一般来说，处理后的图像直方图将不在均匀，这源于变量的离散属性。数字图像均衡化后，其直方图并非完全均匀分布，只是因为图像的像素个数和灰度等级均为离散值，而且均衡化使灰度级并归。因此，均衡化后，其直方图并非完全均匀分布。结果图图 1.2 实验图像 lena.bmp 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 9 页 -第二题结果图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 9 页 -从上图中可以看出：图像平滑是为了抑制噪声改善图像质量所进行的处理，处理方法：采用取均值滤波或中值滤波的方法来模糊噪
6、声。但它的不足是：去噪声处理后导致图像模糊。第三题：fnmfnmg21),(),(原 始 图 像锐 化 后 的 图 像锐 化 后 四 邻 域 a=1 的 图 像锐 化 后 四 邻 域 a=2 的 图 像名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 9 页 -SOBEL 算 子 边 缘 检 测Roberts 算 子 边 缘 检 测prewitt 算 子 边 缘 检 测：)1,()1,(),1(),1(),(4),(2nmfnmfnmfnmfnmfnmg原 始 图 像锐 化 后 的 图 像锐 化 后 四 邻 域 a=1 的 图 像锐 化 后 四 邻 域 a=2 的 图 像名师资料总
7、结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 9 页 -SOBEL 算 子 边 缘 检 测Roberts 算 子 边 缘 检 测prewitt 算 子 边 缘 检 测图像锐化处理的目的是为了使图像的边缘、轮廓线以及图像的细节变的清晰，经过平滑的图像变得模糊的根本原因是因为图像受到了平均或积分运算，因此可以对其进行逆运算（如微分运算）就可以使图像变的清晰。从频率域来考虑，图像模糊的实质是因为其高频分量被衰减，因此可以用高通滤波器来使图像清晰。图像锐化处理是改善图像视觉效果的手段，用来对图像的轮廓或边缘进行增强，减弱或消除低分频率分量而不影响高频分量。图像锐化处理的主要技术体现在空域和频域的
8、高通滤波，而空域高通滤波主要用模版卷积来实现。一个二元图像函数),(yxf的拉普拉斯变换定义为：2222222fffxy为了适合于计算机的处理，对微分方程进行离散化处理：),(4)1,()1,(),1(),1(2yxfyxfyxfyxfyxff对数字图像f(m,n)，用差分代替二阶偏导，则Laplacian 算子为：fnmfnmg21),(),()1,()1,(),1(),1(),(4),(2nmfnmfnmfnmfnmfnmg锐化的实质是：锐化图像g(m,n)=原图像 f(m,n)+加重的边缘（a*微分）5.实验结论通过初次学习用matlab 实现数字图像处理的各种要求，让我初步接触到了数字
9、图像处理的应用，通过自己的制作，真实的看到了各种处理后的图像变化，加深了对课堂知识的理解，对课堂上老师讲过的知识有了直观的认识。同时还积累了不少有关数字图像处理的matlab函数，基本的读图像，对图像做基本的处理如灰度化，绘制直方图，图象锐化等都已有了解，为以后用matlab 进行数字图像处理打下了基础，收获颇多。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 9 页 -附件第一题源程序clear all;数字图像处理 cell_128.bmp);subplot(2,2,1)imshow(f);%显示原图像%title(处理前图像);f1=rgb2gray(f);%转换成灰度图%
10、绘制直方图%subplot(2,2,2)imhist(f1);%显示直方图%title(原图直方图)g=histeq(f1);%均衡化后的图像%subplot(2,2,3);imshow(g);%显示均衡后的图像%title(均衡后的图像);subplot(2,2,4);imhist(g);%均衡后的直方图%title(均衡后的直方图);第二题源程序clear all;数字图像处理 fing_128.bmp);subplot(2,2,1)imshow(I);%显示原图像%title(处理前图像);I1=imnoise(I,speckle);subplot(2,2,2);imshow(I1);%
11、显示加噪声后的图像%title(加噪声后的图像);H1=0,1,0;1,1,1;0,1,0/5;%4邻域模板%J=imfilter(I,H1);J1=imfilter(I1,H1);subplot(2,2,3);imshow(J1);%显示平滑后的图像%title(不加门限平滑的图像);T=fft2(double(I);I2=I1;for i=2:127 for j=2:127 if abs(I1(i,j)-J1)=T I2(i,j)=J1;end end end 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 9 页 -subplot(2,2,4);imshow(I2,0,25
12、5);title(加门限平滑的图像);第三题源程序clear all;数字图像处理 lena_256.bmp);subplot(1,3,1)imshow(f);%显示原图像%title(原图);%w=fspecial(laplacian,0);h=fspecial(laplacian);h1=0-1 0;-1 5-1;0-1 0;h2=0-2 0;-2 9-2;0-2 0;g1=imfilter(f,h1,replicate);g2=imfilter(f,h2,replicate);subplot(1,3,2)imshow(g1,);title(锐化后的图像a=1);subplot(1,3,3
13、);imshow(g2,);title(锐化后的图像a=2);figure(2);BW1=edge(f,sobel);%用 SOBEL 算子进行边缘检测BW2=edge(f,roberts);%用 Roberts 算子进行边缘检测BW3=edge(f,prewitt);%用 prewitt 算子进行边缘检测subplot(1,3,1),imshow(BW1);title(sobel edge check);subplot(1,3,2),imshow(BW2);title(roberts edge check);subplot(1,3,3),imshow(BW3);title(prewitt edge check);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 9 页 -
