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1、学而不思则惘，思而不学则殆实验五图像增强空域滤波一、 实验目的进一步了解MatLab 软件 /语言， 学会使用 MatLab 对图像作滤波处理，使学生有机会掌握滤波算法，体会滤波效果。了解几种不同滤波方式的使用和使用的场合，培养处理实际图像的能力，并为课堂教学提供配套的实践机会。二、实验要求(1)学生应当完成对于给定图像+噪声，使用平均滤波器、 中值滤波器对不同强度的高斯噪声和椒盐噪声，进行滤波处理； 能够正确地评价处理的结果；能够从理论上作出合理的解释。(2)利用 MATLAB软件实现空域滤波的程序：I=imread(electric.tif); J = imnoise(I,gauss,0.
2、02); %添加高斯噪声J = imnoise(I,salt & pepper,0.02); (注意空格 ) %添加椒盐噪声ave1=fspecial(average,3); %产生 3 3 的均值模版ave2=fspecial(average,5); %产生 5 5 的均值模版K = filter2(ave1,J)/255; %均值滤波 3 3 L = filter2(ave2,J)/255; %均值滤波 5 5 M = medfilt2(J,3 3); %中值滤波 3 3 模板N = medfilt2(J,4 4); %中值滤波4 4 模板imshow(I); figure,imshow(
3、J); figure,imshow(K); figure,imshow(L); figure,imshow(M); figure,imshow(N); 三、实验设备与软件(1) IBM-PC 计算机系统(2) MatLab 软件 /语言包括图像处理工具箱(Image Processing Toolbox) (3) 实验所需要的图片四、实验内容与步骤a) 调入并显示原始图像Sample2-1.jpg 。b) 利用 imnoise 命令在图像Sample2-1.jpg 上加入高斯 (gaussian) 噪声精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
4、 1 页，共 9 页学而不思则惘，思而不学则殆c)利用预定义函数fspecial 命令产生平均(average)滤波器111191111d）分别采用 3x3 和 5x5 的模板，分别用平均滤波器以及中值滤波器，对加入噪声的图像进行处理并观察不同噪声水平下，上述滤波器处理的结果；e）选择不同大小的模板，对加入某一固定噪声水平噪声的图像进行处理，观察上述滤波器处理的结果。f）利用 imnoise 命令在图像Sample2-1.jpg 上加入椒盐噪声(salt & pepper) g）重复 c) e）的步骤h）输出全部结果并进行讨论。五、思考题 /问答题(1) 简述高斯噪声和椒盐噪声的特点。(2)
5、结合实验内容，定性评价平均滤波器/中值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的去噪效果？(3) 结合实验内容，定性评价滤波窗口对去噪效果的影响？六、实验报告要求描述实验的基本步骤，用数据和图片给出各个步骤中取得的实验结果，并进行必要的讨论，必须包括原始图像及其计算/处理后的图像。七、实验图像electric.tif （原始图像）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页学而不思则惘，思而不学则殆实验六图像的傅立叶变换一、实验目的1 了解图像变换的意义和手段；2 熟悉傅立叶变换的基本性质；3 熟练掌握FFT 变换方法及应用；4 通过实验了
6、解二维频谱的分布特点；5 通过本实验掌握利用MATLAB 编程实现数字图像的傅立叶变换。6 评价人眼对图像幅频特性和相频特性的敏感度。二、实验原理1 应用傅立叶变换进行图像处理傅里叶变换是线性系统分析的一个有力工具，它能够定量地分析诸如数字化系统、采样点、电子放大器、卷积滤波器、噪音和显示点等的作用。通过实验培养这项技能，将有助于解决大多数图像处理问题。对任何想在工作中有效应用数字图像处理技术的人来说，把时间用在学习和掌握博里叶变换上是很有必要的。2 傅立叶（ Fourier）变换的定义对于二维信号，二维Fourier 变换定义为：2()( , )( , )jux uyF u vf x y e
7、dxdy逆变换：2()( , )( , )juxuyf x yF u v edudv二维离散傅立叶变换为：112()001(, )( , )ikNNjmnNNikF m nf i k eN逆变换：112()001( , )( , )ikNNjmnNNmnf i kF m n eN图像的傅立叶变换与一维信号的傅立叶变换变换一样，有快速算法， 具体参见参考书目，有关傅立叶变换的快速算法的程序不难找到。实际上， 现在有实现傅立叶变换的芯片，可以实时实现傅立叶变换。3 利用 MA TLAB 软件实现数字图像傅立叶变换的程序：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
8、 - - -第 3 页，共 9 页学而不思则惘，思而不学则殆I=imread(原图像名 .gif ); %读入原图像文件imshow(I); %显示原图像fftI=fft2(I); %二维离散傅立叶变换sfftI=fftshift(fftI); %直流分量移到频谱中心RR=real(sfftI); %取傅立叶变换的实部II=imag(sfftI); %取傅立叶变换的虚部A=sqrt(RR.2+II.2); %计算频谱幅值A=（A-min(min(A) ） /(max(max(A)-min(min(A)*225 %归一化figure; %设定窗口imshow(A); %显示原图像的频谱三、实验步
9、骤1将图像内容读入内存；2用 Fourier变换算法，对图像作二维Fourier变换；3将其幅度谱进行搬移，在图像中心显示；4用 Fourier系数的幅度进行Fourier反变换；5用 Fourier系数的相位进行Fourier反变换；6比较 4、5 的结果，评价人眼对图像幅频特性和相频特性的敏感度。7记录和整理实验报告。四、实验仪器1计算机；2 MATLAB程序；3移动式存储器（软盘、U 盘等） 。4记录用的笔、纸。五、实验报告内容1叙述实验过程；2提交实验的原始图像和结果图像。六、思考题1傅里叶变换有哪些重要的性质? 2图像的二维频谱在显示和处理时应注意什么? 七、实验图片精选学习资料 -
10、 - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学而不思则惘，思而不学则殆number.tif 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学而不思则惘，思而不学则殆实验七图像增强频域滤波一、 实验目的1掌握怎样利用傅立叶变换进行频域滤波2掌握频域滤波的概念及方法3熟练掌握频域空间的各类滤波器4利用 MATLAB 程序进行频域滤波二、 实验原理及知识点频域滤波分为低通滤波和高通滤波两类，对应的滤波器分别为低通滤波器和高通滤波器。频域低通过滤的基本思想：G(u,v)=F(u,v)H
11、(u,v) F(u,v) 是需要钝化图像的傅立叶变换形式，H(u,v) 是选取的一个低通过滤器变换函数，G(u,v) 是通过 H(u,v) 减少 F(u,v) 的高频部分来得到的结果，运用傅立叶逆变换得到钝化后的图像。理想地通滤波器(ILPF) 具有传递函数：001( , )( , )0( , )ifD u vDH u vifD u vD其中，0D为指定的非负数，( , )D u v为(u,v)到滤波器的中心的距离。0( , )D u vD的点的轨迹为一个圆。n 阶巴特沃兹低通滤波器(BLPF)( 在距离原点0D处出现截至频率) 的传递函数为201( , )1( , )nH u vD u vD
12、与理想地通滤波器不同的是，巴特沃兹率通滤波器的传递函数并不是在0D处突然不连续。高斯低通滤波器(GLPF)的传递函数为222),(),(vuDevuH其中，为标准差。相应的高通滤波器也包括：理想高通滤波器、n 阶巴特沃兹高通滤波器、高斯高通滤波器。给定一个低通滤波器的传递函数( , )lpHu v，通过使用如下的简单关系，可以获得相应高通滤波器的传递函数：1( , )hplpHHu v利用 MATLAB 实现频域滤波的程序f=imread(room.tif); F=fft2(f); %对图像进行傅立叶变换精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -
13、第 6 页，共 9 页学而不思则惘，思而不学则殆%对变换后图像进行队数变化，并对其坐标平移，使其中心化S=fftshift(log(1+abs(F); S=gscale(S); %将频谱图像标度在0-256 的范围内imshow(S) %显示频谱图像h=fspecial(sobel); %产生空间 sobel 模版freqz2(h) %查看相应频域滤波器的图像PQ=paddedsize(size(f); %产生滤波时所需大小的矩阵H=freqz2(h,PQ(1),PQ(2); % 产生频域中的 sobel 滤波器H1=ifftshift(H); %重排数据序列，使得原点位于频率矩阵的左上角im
14、show(abs(H),) %以图形形式显示滤波器figure,imshow(abs(H1),) gs=imfilter(double(f),h); %用模版 h 进行空域滤波gf=dftfilt(f,H1); %用滤波器对图像进行频域滤波figure,imshow(gs,) figure,imshow(gf,) figure,imshow(abs(gs),) figure,imshow(abs(gf),) f=imread(number.tif); %读取图片PQ=paddedsize(size(f); %产生滤波时所需大小的矩阵D0=0.05*PQ(1); %设定高斯高通滤波器的阈值H=h
15、pfilter(gaussian,PQ(1),PQ(2),D0); %产生高斯高通滤波器g=dftfilt(f,H); %对图像进行滤波figure,imshow(f) %显示原图像figure,imshow(g,) %显示滤波后图像三、 实验步骤：1调入并显示所需的图片；2利用 MATLAB提供的低通滤波器实现图像信号的滤波运算，并与空间滤波进行比较。3利用 MATLAB提供的高通滤波器对图像进行处理。4记录和整理实验报告。四、实验仪器1计算机；2MATLAB 程序；3移动式存储器（软盘、U 盘等） 。4记录用的笔、纸。五、实验报告内容1叙述实验过程；精选学习资料 - - - - - - -
16、 - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学而不思则惘，思而不学则殆2提交实验的原始图像和结果图像。六、实验报告要求描述实验的基本步骤，用数据和图片给出各个步骤中取得的实验结果，并进行必要的讨论，必须包括原始图像及其计算/处理后的图像。七、思考题1结合实验，评价频域滤波有哪些优点？2在频域滤波过程中需要注意哪些事项？八、实验图片room.tif number.tif精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页学而不思则惘，思而不学则殆精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页
