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1、数字图像处理课程设计报告课设题目：彩色图像增强软件学院：信息科学与工程学院专业：电子与信息工程班级： 1002501 姓名：学号： 100250131 指导教师：哈尔滨工业大学（威海）2013 年12 月27 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 17 页 - - - - - - - - - 目录目录 . I 一. 课程设计任务 . 1二. 课程设计原理及设计方案 . 22.1 彩色图像基础 . 22.2 彩色模型 . 2三. 课程设计的步骤和结果 . 63.
2、1 采集图像 . 63.2 图像增强 . 73.3 界面设计 . 9四. 课程设计总结 . 12 五. 设计体会 . 13 六. 参考文献 . 14 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 1 - 一. 课程设计任务1.1 设计内容及要求：（1） 、独立设计方案，根据所学知识，对由于曝光过度、光圈过小或图像亮度不均匀等情况下的彩色图像进行增强，提高图像的清晰度（通俗地讲，就是图像看
3、起来干净、对比度高、颜色鲜艳）。（2） 、参考 photoshop 软件，设计软件界面，对处理前后的图像以及直方图等进行对比显示；（3） 、将实验结果与处理前的图像进行比较、分析。总结设计过程所遇到的问题。1.2 参考方案1、实现图像处理的基本操作学习使用matlab 图像处理工具箱，利用imread（）语句读入图像，例如 image=imread（flower.jpg） ，利用彩色图像模型转换公式，将RGB 类型图像转换为HSI 类型图像，显示各分量图像(如 imshow（image）)，以及计算和显示各分量图像直方图。2、彩色图像增强实现对 HSI 彩色模型图像的I 分量进行对比度拉伸或直
4、方图均衡化等处理，提高亮度图像的对比度。 对 S分量图像进行适当调整， 使图像色彩鲜艳或柔和。H 分量保持不变。将处理后的图像转换成RGB 类型图像，并进行显示。分析处理图像过程和结果存在的问题。3、参照“ photoshop”软件，设计图像处理软件界面可设计菜单式界面，在功能较少的情况下，也可以设计按键式界面，视功能多少而定；参考matlab 软件中GUI 设计，学习软件界面的设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 17 页 - - - - - - - -
5、- 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 2 - 二. 课程设计原理及设计方案2.1 彩色图像基础在图像处理中，颜色的运用主要受两个因素推动。第一，颜色是一个强有力的描绘子， 它常常可简化目标物的区分及从场景中抽取目标；第二，人可以辨别几千种颜色色调和亮度，但相比之下只能辨别几十种灰度层次。第二个因素对于人工图像分析特别重要。虽然人的大脑感知和理解颜色所遵循的过程是一种生理心理现象，这一现象还未被完全了解，但颜色的物理性质可以由实验和理论结果支持的基本形式来表示。2.2 彩色模型色彩模型： RGB 模型、 CMY 模型、 CMYK 模型、 HIS 模型、HSV 模型、YUV 模型、 YIQ 模
6、型。2.2.1 RGB 模型国 际 照 明 委 员 会（CIE）规定以蓝（ 435.8nm） 、绿（ 546.1nm）和红（ 700nm）作为主原色。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 3 - Matlab 中一幅 RGB 图可表示为一个M*N*3 的 3 维矩阵。其中每一个彩色像素都在特定空间位置的彩色图像中对应红、绿、蓝3 个分2.2.2 HSI 模型HSI 模型是从人的视
7、觉系统出发， 直接使用颜色三要素色调（Hue） 、饱和度（ Saturation）和亮度（ Intensity）来描述颜色。-亮度指人眼感觉光的明暗程度。光的能量越大，亮度越大。-色调由物体反射光线中占优势的波长决定。反映颜色的本质。-饱和度指颜色的深浅和浓淡程度，饱和度越高，颜色越深。HIS 色彩空间比 RGB 彩色空间更符合人的视觉特性。 亮度和色度具有可分离特性，使得图像处理和机器视觉中大量灰度处理算法都可在HIS 彩色空间中方便使用。色调：GBGBH,360)( ,其中：212)()()()(21arccosBGGRGRBRGR名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -
8、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 4 - 饱和度：),min()(31BGRBGRS强度：)(31BGRI从 HSI 到 RGB 的转换：在0,1内给出 HSI 值，现在要在相同的值域找到RGB 值，可利用 H 值公式。在原始分割中有3 个相隔 120 的扇形。从 H 乘以 360 开始，这时色调值返回原来的 0 ,360 的范围。RGB 扇区（ 0 H120 ） ：在 H 位于这一扇区时， RGB 分量由下时给出：)1(SIB)6
9、0cos(cos1HHSIR。)(3BRIGGB 扇区（ 120 H240 ） ：如果给定的H 值在这一扇区，则首先从H 中减去120 ，即。120HH然后 RGB 分量为)1(SIR)60cos(cos1HHSIG。)(3GRIBBR 扇区（ 240 H360 ） ：最后，如果 H 在这一扇区，则从H 中减去 240 ，即。240HH名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 5 -
10、 )1(SIG)60cos(cos1HHSIB。)(3BGIR名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 6 - 三. 课程设计的步骤和结果3.1 采集图像利用 imread （）语句读入图像， 利用彩色图像模型转换公式，将 RGB 类型图像转换为HSI 类型图像，显示各分量图像(如 imshow（image）)，以及计算和显示各分量图像直方图。image=imread( tuxian
11、gzq.jpg ); image=im2double(image); H,S,I=rgb2hsi(image); %RGB 到HSI的转换figure(1); subplot(231); imshow(H); title( HSI H 分量图 ); subplot(232); imshow(S); title( HSI S分量图 ); subplot(233); imshow(I); title( HSI I 分量图 ); %画各分量的直方图subplot(234); imhist(H); title( H分量的直方图); subplot(235); imhist(S); title( S分量
12、的直方图); subplot(236); imhist(I); title( I分量的直方图); figure(2); subplot(121); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 7 - imshow(image); title( 原图 ); J = imadjust(I,0.3 0.7,); subplot(122); imshow(J) %对比度增强title( 增强对
13、比度后); 3.2 图像增强3.2.1 对 I 分量进行对比度拉伸对 HSI 彩色模型图像的I 分量进行对比度拉伸，对S 分量图像进行适当调整，使图像色彩鲜艳或柔和，H 分量保持不变。将处理后的图像转换成RGB 类型图像，并进行显示：image=imread( tuxiangzq.jpg ); %采集图像image=im2double(image); H,S,I=rgb2hsi(image); %RGB 到HSI的转换i2 = imadjust(I,0.3 0.7,); %对 I分量进行对比度拉伸S=imadjust(S,0.1 0.5,); %对S分量进行对比度拉伸x_hsi=cat(3,H
14、,S,i2); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 8 - x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI 空间转换为 RGB空间figure imshow(x_h_r); title( I分量均衡化 ); 3.2.2 对I分量进行均衡化I分量直方图均衡化， 对S分量图像进行适当调整， 使图像色彩鲜艳或柔和，H 分量保持不变。将处理后的图像转换成RGB 类型图像，并进行
15、显示：image=imread( tuxiangzq.jpg ); %采集图像image=im2double(image); H,S,I=rgb2hsi(image); %RGB 到HSI的转换i2=histeq(I); %对I分量进行直方图均衡化，加强对比度S=imadjust(S,0.1 0.5,); %对S分量进行对比度拉伸x_hsi=cat(3,H,S,i2); x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI 空间转换为 RGB空间figure imshow(x_h_r); title( I分量均衡化 ); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -
16、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 9 - 3.3 界面设计主要控件程序如下：图像采集function pushbuttonCJ_Callback(hObject, eventdata, handles) image=imread( tuxiangzq.jpg ); image=im2double(image); axes(handles.axes1); imshow(image); title( 原图 ); 显示各分量图像function p
17、ushbuttonFLT_Callback(hObject, eventdata, handles) image=imread( tuxiangzq.jpg ); image=im2double(image); H,S,I=rgb2hsi(image); %RGB 到HSI的转换axes(handles.axes2); imshow(H); title( HSI H 分量图 ); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 17 页 - - - - - - - -
18、- 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 10 - %figure(2); axes(handles.axes3); imshow(S); title( HSI S分量图 ); %figure(3); axes(handles.axes4); imshow(I); title( HSI I 分量图 ); 显示各分量直方图function pushbuttonFLZFT_Callback(hObject, eventdata, handles) image=imread( tuxiangzq.jpg ); image=im2double(image); H,S,I=rgb2hsi(image);
19、 %RGB 到HSI的转换axes(handles.axes5); imhist(H); title( H分量的直方图); axes(handles.axes6); imhist(S); title( S分量的直方图); axes(handles.axes7); imhist(I); title( I分量的直方图); 图像增强function pushbuttonZQ_Callback(hObject, eventdata, handles) val = get(handles.popupmenuzq, value); while (val=0) switch val case 1; imag
20、e=imread( tuxiangzq.jpg ); image=im2double(image); H,S,I=rgb2hsi(image); %RGB 到HSI的转换i2 = imadjust(I,0.3 0.7,); %对比度拉伸S=histeq(S); x_hsi=cat(3,H,S,i2); x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI 空间转换为 RGB空间名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 17 页 - - - - - - - - -
21、 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 11 - axes(handles.axes10); imshow(x_h_r); title( 对比度拉伸 ); break; case 2; image=imread( tuxiangzq.jpg ); image=im2double(image); H,S,I=rgb2hsi(image); %RGB 到HSI的转换i2=histeq(I); %对 I分量进行直方图均衡化，加强对比度S=histeq(S); x_hsi=cat(3,H,S,i2); x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI 空间转换为 RGB空间axes(handle
22、s.axes11); imshow(x_h_r); title( I分量均衡化 ); break; endend 效果图如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 12 - 四. 课程设计总结本文主要介绍了运用MATLAB来实现彩色图像增强的方法研究。基于彩色图像包含丰富的信息，介绍了如何利用图像处理工具MATLAB来进行彩色图像增强是有用信息加强，获得更有价值的图片和更好的视
23、觉效果。图像增强的方法有很多种，既可对图像时域进行处理，也可在频域中处理。我在上面的课设中主要对图像的HSI 图像中的 I 分量和 S分量进行了处理，得到的图像对比度更强了，色彩更加鲜艳了。从结果分析得出对I分量进行均衡化更能突出图像主要内容；对I 分量进行对比度拉伸所得图像更加清晰一些，对S 分量的调整可以改变图像的色调。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 13 - 五.
24、设计体会通过此次课程设计，了解到MATLAB 的诸多强大的数值处理功能，但是我更想说的是改变了我对设计的认识。以前的我看到别人优秀的设计成果，总是会心生欣羡之情，但是那时的我也仅限于此。古语云：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。以前总是听别人说：我们通常只是看到了别人的光鲜却没有看到别人的汗水。此时此刻，我才真正有点明白这句话的意思了。是的，设计是一个不断探索的过程，是一个不断改进的过程。因为面对的是一个未知的世界，所以没有人告诉你应该怎么办，或者说你的坚持到底会不会开花结果。但是也正是因了这个未知性，才给这个单调枯燥的设计过程增添了一份神秘，一份独特的魅力。希望以后的我能逐步学会体验这份未知的
25、美。最后，对此次课程设计中给予我无私帮助的老师，同学，我谨表示真挚的谢意！名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 14 - 六. 参考文献1 数字图像处理（第二版）冈萨雷斯著，阮秋琦阮宇智 译2 MATLAB 数字图像处理.第二版张德丰 编著 机械工业出版社名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
26、理 - - - - - - - 第 16 页，共 17 页 - - - - - - - - - 哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 15 - 课程设计成绩评定表设计上机验收成绩表姓名曾小路学号100250131 课题名称彩色图像增强软件序号验收项目分值得分1 设计内容合理、目的明确10 分2 实现了课程设计的基本要求，演示结果正确50 分3 对课程设计中所涉及的知识理解正确10 分4 方案正确，在基本要求基础上有改进、创新20 分5 界面设计合理、美观10 分总分100 分课程设计总评分成绩表评定项目分值评分成绩1 设计上机验收成绩、答辩60% 2 设计报告的规范化、参考文献充分30% 3 平时成绩10% 总分名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 17 页 - - - - - - - - -
