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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、目的和意义 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面的引领者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中同样占有优势。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，提高软件设计
2、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(一) 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 图像压缩6实验六 图像运算与区域处理(二) 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.
3、设计六 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、 实验目的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 imread(filename)其中，filename是一个含有图像文件全名的字符串(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
4、令行f=imread(d:imagerice.tif);将TIFF图像rice.tif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桌面工具条上的当前目录窗口会显示MATLAB的当前工作路径。当filename中不包含任何路径信息时，imread会从当前目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，该函数在显示图像
5、的同时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显示图像当用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时显示第二幅图像，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) %显示颜色反转
6、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目录中。另一种常见但只适用于JPEG图像的函数语法是 imwrite(f,filename.jpg,quality,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;-1-2-1;I2=filter2(h,I);imshow(I2,),colorbar 例4 显示多
7、图像序列mri=uint8(zeros(128,128,1,27);for frame=1:27 mri(:,:,:,frame),map=imread(mri.tif,frame);endimshow(mri(:,:,:,3),map);例5 显示多帧图像mri=uint8(zeros(128,128,1,27);for frame=1:27 mri(:,:,:,frame),map=imread(mri.tif,frame);end%montage(mri,map);例6 动画显示mri=uint8(zeros(128,128,1,27);for frame=1:27 mri(:,:,:,
8、frame),map=imread(mri.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x,y,z=cylinder;RGB=imread(eight.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,newmap=imapprox(X,
9、map,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 函数将RGB模型转换为HSV模型。其调用格式如下：hsvmap=rgb2hsv(rgbmap) 将RGB空间中m3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HSV。rgb2ntsc函数将RGB模型转换为NT
10、SC模型。其调用格式如下：yiqmap=rgb2ntsc(rgbmap) 将RGB空间中m3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YIQ。rgb2ycbcr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空间中的颜色映射表ycbrmap；Ycbcr=rgb2ycbcr(RGB) 将真彩色图像RGB转换为YCbCr空间中的图像YCbCr。hsv2rgb函数将HSV模型转换为RGB模
11、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m3的矩阵；RGB=hsv2rgb(HSV) 表示将HSV色彩空间的图像HSV转换为真彩色图像RGB。ntsc2rgb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m3的颜色映射表yiqmap转换成RGB空间中的色彩表rgbmap；RGB=ntsc2rgb(YIQ) 将NTSC色彩空间的图像YIQ转化为真彩色图像RGB。ycbc2rgb函数Y
12、CbCr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rgbmap。rgbmap和ycbcrmap都是m3的数组。RGBycbcr2rgb(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、 实验目的学习灰度变换修正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
13、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中的亮度值映象到g中的新值，即将low_in至high_in之间的值映射到low_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、ui
14、nt16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uint16类图像，则函数imadjust将乘以65 535。为low_in high_in或low_out high_out使用空矩阵( )会得到默认值0 1。若high_out小于low_out，则输出亮度会反转。参数gamma指定了曲线的形状，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，gamma1，增强暗度，只有当gamma1(缺省情况)时，这种映射才是线性映射。例1 灰度调整举例Iimread(cameraman.tif);J=imadjust(I,0 0.2),0.5 1;imshow(I);figure,imshow(J)这样的操作将显著增加图像的对比度，同时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
