武汉科技大学 数字图像处理实验报告讲解

二○一四～二○一五学年第一学期电子信息工程系

实验报告书

班级：电子信息工程（DB）1102班姓名

学号：

课程名称：数字图像处理

二○一四年十一月一日

实验一图像直方图处理及灰度变换（2学时）

实验目的：

1. 掌握读、写、显示图像的基本方法。

2. 掌握图像直方图的概念、计算方法以及直方图归一化、均衡化方法。

3. 掌握图像灰度变换的基本方法，理解灰度变换对图像外观的改善效果。

实验内容：

1. 读入一幅图像，判断其是否为灰度图像，如果不是灰度图像，将其转化为灰度图像。

2. 完成灰度图像的直方图计算、直方图归一化、直方图均衡化等操作。

3. 完成灰度图像的灰度变换操作，如线性变换、伽马变换、阈值变换（二值化）等，分别使用不同参数观察灰度变换效果（对灰度直方图的影响）。

实验步骤：

1. 将图片转换为灰度图片,进行直方图均衡，并统计图像的直方图：

I1=imread('pic.jpg'); %读取图像

I2=rgb2gray(I1); %将彩色图变成灰度图

subplot(3,2,1);

imshow(I1);

title('原图');

subplot(3,2,3);

imshow(I2);

title('灰度图');

subplot(3,2,4);

imhist(I2); %统计直方图

title('统计直方图');

subplot(3,2,5);

J=histeq(I2); %直方图均衡

imshow(J);

title('直方图均衡');

subplot(3,2,6);

imhist(J);

title('统计直方图');

原

图

灰度图

01000

2000

3000统计直方图

100200直方图均衡

0统计直方图

100200

仿真分析：

将灰度图直方图均衡后，从图形上反映出细节更加丰富，图像动态范围增大，深色的地方颜色更深，浅色的地方颜色更前，对比更鲜明。从直方图上反应，暗部到亮部像素分布更加均匀。

2. 将图片进行阈值变换和灰度调整，并统计图像的直方图： I1=imread('rice.png');

I2=im2bw(I1,0.5); %选取阈值为0.5

I3=imadjust(I1,[0.3 0.9],[]); %设置灰度为0.3-0.9 subplot(3,2,1);

imshow(I1); title('原图'); subplot(3,2,3);

imshow(I2); title('阈值变换'); subplot(3,2,5);

imshow(I3); title('灰度调整'); subplot(3,2,2);

imhist(I1); title('统计直方图'); subplot(3,2,4);

imhist(I2); title('统计直方图'); subplot(3,2,6);

imhist(I3); title('统计直方图

');

原

图

阈值变

换

灰度调整

统计直方图

10020004统计直方图

1

01000

2000统计直方图

100

200

仿真分析：

进行阈值变换后，图像上只有“黑”和“白”两种颜色，原图中颜色过渡的细节没有了，但是亮部和暗部之间的对比更加强烈了；从直方图上可以看到像素集中“黑”与“白”两个部分，而两者之间是没有像素的。进行灰度调整后，无论从图像上反映还是从值方图上反映，都能看出像素的亮度整体上有所改变。

3.对图像进行伽马变换： I=imread('coffee.jpg'); J=im2double(I);

H1=power(J+10.^(-100),0.4); %进行伽马值为0.4的伽马变换 H2=power(J+10.^(-100),0.6); %进行伽马值为0.6的伽马变换 H3=power(J+10.^(-100),0.8); %进行伽马值为0.8的伽马变换 H4=power(J,2); %进行伽马值为3的伽马变换 H5=power(J,3); %进行伽马值为4的伽马变换 H6=power(J,4); %进行伽马值为5的伽马变换 figure(1)

subplot(2,2,1)

imshow(I); title('原图');

subplot(2,2,2)

imshow(H1); title('伽马值0.4');

subplot(2,2,3)

imshow(H2); title('伽马值0.6');

subplot(2,2,4)

imshow(H3); title('伽马值0.8');

figure(2)

subplot(2,2,1)

imshow(I); title('原图');

subplot(2,2,2)

imshow(H4); title('伽马值2');

subplot(2,2,3)

imshow(H5); title('伽马值3');

subplot(2,2,4)

imshow(H6); title('伽马值4');

原图

伽马值0.4伽马值0.6伽马值0.8

伽马值2伽马值3伽马值4

仿真分析：

该图片为亮图片，而伽马值小于1时会增加图片亮度，伽马值大于1时会降低图片亮度，对亮图片使用伽马值大于1的效果明显更好，从实际仿真效果来看，当伽马值过大时会导致整个图片亮度严重下降，图片细节有所丢失，此幅图最适合伽马值为2左右的伽马变换。