《数字图像处理》实验指导

说明

每个实验题目包含一些数字图像处理的程序设计要求，需要使用的数字图像在对应的文件夹中给出，供上机实验参考使用。对于每个题目，只需要根据题目要求设计，对程序进行编译、调试。

实验一图像处理的基本操作

一、实验目的

1．熟悉有关数字图像处理的MATLAB基本操作和编写

2．掌握数字图像的基本读写、显示与保存。

3．能够利用MATLAB工具箱完成图像处理的基本运算

二、实验内容

1．（1）读取图像并显示真彩色图像（2）读取图像并显示索引色图像，并转换为灰度图像；

（3）读取图像并显示灰度图像，并转换为二进制图像；（4）检测内存中的图像和保存图像；

'moon.tif', 'canoe.tif', 'tree.tif', ’rice.png’

2．查看不同分辨率下图像的显示结果；

3．对于彩色图像观看GRB通道各单通道图像。

4．实现马赫带效应并画出灰度直方图。

附录：原代码

实验一：第1题(1)

clear;close all;

I= imread('D:\Program Files\MATLAB71\work\images\Barbara24.png');

imshow(I)

实验一：第1题(2)

clear;close all;

[I,map]=imread('canoe.tif');

image(I);

colormap(map);

%或者imshow(I,map)

load trees

I = ind2gray(X,map);

imshow(X,map)

figure,imshow(I)

实验一：第1题(3)

clear;close all;

I= imread('D:\Program Files\MATLAB71\work\images\lena.png');

imagesc(I,[0 255]);

预处理

colormap(gray);

灰度处理

pause

停留

imshow(I);

显示灰度图像％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％

I = imread('cameraman.tif');

level=graythresh(I);

BW=im2bw(I,level);

figure,imshow(BW);

实验一：第1题(4)

whos

i mwrite(I2,’lena_hist.png’)

实验一：第2题

clear all;

[Im,map]=imread('D:\Program Files\MATLAB71\work\images\Peppers2.png'); [sizeX,sizeY,sizeZ]=size(Im);

figure(1);subplot(221);

image(Im),axis square;

title('原始图像');

%显示图像的R分量

Im_R=Im(:,:,1);

subplot(222);

image(Im_R),colormap(gray(256));

axis square;

title('图像的R分量');

%显示图像的G分量

Im_G=Im(:,:,2);

subplot(223);

image(Im_G),title('图像的G分量');

axis square;

%显示图像的B分量

Im_B=Im(:,:,3);

subplot(224);

image(Im_B),title('图像的B分量');

axis square;

实验一：第3题

Im22=zeros(sizeX/2,sizeY/2,sizeZ);

Im22=Im(1:2:sizeX,1:2:sizeY,:);

subplot(223);

image(Im22),title('尺度为原图像的1/4');

axis square;

Im44=zeros(sizeX/4,sizeY/4,sizeZ);

Im44=Im(1:4:sizeX,1:4:sizeY,:);

subplot(224);

image(Im44),title('尺度为原图像的1/16');

axis square;

实验一：第4题

%马赫带效应

Imm=zeros(256,256);

for i=2:8

Imm(:,(i-1)*32:i*32)=32*(i-1);

end

figure(3);

imshow(uint8(Imm)),title('马赫带效应');

figure(4);

imhist(uint8(Imm));

实验二图像变换

一、实验目的

1．熟悉有关MATLAB工具箱中提供的图像变换函数；

2．掌握傅立叶变换和小波变换等常用的正交变换函数。

二、实验内容

1．对图像进行傅立叶变换和离散余弦变换，并分别求出其逆变换后重构图像的均方误差；2．求两层小波分解，观察分解系数并重构，求重构图像误差值。

3．观察小波分解系数的方向性，实现三层小波分解，分别把HL,LH,HH子带置零和重构，观察重构图像跟原始图像的差异。

附录：原代码

实验二：第1题

clear;close all;

d_image=double(image)/255; %将原图像的格式变换为double格式

%做DCT变换

coef_all_dct=dct2(d_image);

%逆DCT变换

rec_image_dct= idct2(coef_all_dct);

coef_all_fft=fft2(d_image); %做DFT变换

rec_image_fft=real(ifft2(coef_all_fft)); %逆DFT变换

%求重构均方误差

diff_dct=d_image-rec_image_dct;

rec_error_dct=sum(sum(diff_dct.^2)); %存放误差的数据

diff_fft =d_image-rec_image_fft;

rec_error_fft=sum(sum(diff_fft.^2)); %存放误差的数据

实验二：第2题

clear;

load woman

imshow(X,map), xlabel('(a)')

nbcol=size(map,1);

[LL1,LH1,HL1,HH1]=dwt2(X,'db1');

coef11=wcodemat(LL1,nbcol);

coef12=wcodemat(LH1,nbcol);

coef13=wcodemat(HL1,nbcol);

coef14=wcodemat(HH1,nbcol);

[LL2,LH2,HL2,HH2]=dwt2(LL1,'db1');

coef21=wcodemat(LL2,nbcol);

coef22=wcodemat(LH2,nbcol);

coef23=wcodemat(HL2,nbcol);

coef24=wcodemat(HH2,nbcol);

figure;

imshow([[coef21,coef22;coef23,coef24],coef12;coef13,coef14],map) xlabel('(b)')

rLL1=idwt2(LL2,LH2,HL2,HH2,'db1');

rX=idwt2(rLL1,LH1,HL1,HH1,'db1');

figure;

imshow(rX,map), xlabel('(c)')

err=sum(sum(abs(X-rX)))

实验二：第3题

clear;

[X,map]=imread('L4_3b.bmp');

figure;subplot(2,2,1), imshow(X,map), xlabel('(a)')

X=double(X);

nbcol=size(map,1);

[LL1,LH1,HL1,HH1]=dwt2(X,'db8','mode','per');

[LL2,LH2,HL2,HH2]=dwt2(LL1,'db8','mode','per');

[LL3,LH3,HL3,HH3]=dwt2(LL2,'db8','mode','per');

[LL4,LH4,HL4,HH4]=dwt2(LL3,'db8','mode','per');

altzero4=zeros(size(LL4));

altzero3=zeros(size(LL3));

altzero2=zeros(size(LL2));

altzero1=zeros(size(LL1));

rLL3=idwt2( LL4,altzero4,HL4,HH4,'db8','mode','per');

rLL2=idwt2(rLL3,altzero3,HL3,HH3,'db8','mode','per');

rLL1=idwt2(rLL2,altzero2,HL2,HH2,'db8','mode','per');

rX=idwt2(rLL1,altzero1,HL1,HH1,'db8',size(X));

difrtH=rX-X;

subplot(2,2,2), imshow(discardH,map), xlabel('(b)')

X1=rX;

rLL3=idwt2( LL4,LH4,altzero4,HH4,'db8','mode','per');

rLL2=idwt2(rLL3,LH3,altzero3,HH3,'db8','mode','per');

rLL1=idwt2(rLL2,LH2,altzero2,HH2,'db8','mode','per');

rX=idwt2(rLL1,LH1,altzero1,HH1,'db8',size(X));

difrtV=rX-X;

discardV=wcodemat(difrtV,nbcol);

subplot(2,2,3),imshow(discardV,map), xlabel('(c)')

X2=rX;

rLL3=idwt2( LL4,LH4,HL4,altzero4,'db8','mode','per'); rLL2=idwt2(rLL3,LH3,HL3,altzero3,'db8','mode','per'); rLL1=idwt2(rLL2,LH2,HL2,altzero2,'db8','mode','per'); rX=idwt2(rLL1,LH1,HL1,altzero1,'db8',size(X)); difrtX=rX-X;

discardX=wcodemat(difrtX,nbcol);

subplot(2,2,4), imshow(discardX,map), xlabel('(d)')

X3=rX;

figure;

subplot(2,2,1), imshow(X,map), xlabel('(a)')

subplot(2,2,2), imshow(X1,map), xlabel('(b)')

subplot(2,2,3), imshow(X2,map), xlabel('(c)')

subplot(2,2,4), imshow(X3,map), xlabel('(d)')