数字图像处理-图像平滑和锐化变换处理

图像平滑和锐化变换处理

一、实验内容和要求

1、灰度变换：灰度拉伸、直方图均衡、伽马校正、log变换等。

2、空域平滑：box、gauss模板卷积。

3、频域平滑：低通滤波器平滑。

4、空域锐化：锐化模板锐化。

5、频域锐化：高通滤波器锐化。

二、实验软硬件环境

PC机一台、MATLAB软件

三实验编程及调试

1、灰度变换：灰度拉伸、直方图均衡、伽马校正、log变换等。

①灰度拉伸程序如下：

I=imread('kids.tif');

J=imadjust(I,[0.2,0.4],[]);

subplot(2,2,1),imshow(I);

subplot(2,2,2),imshow(J);

subplot(2,2,3),imhist(I);

subplot(2,2,4),imhist(J);

②直方图均衡程序如下：

I=imread('kids.tif');

J=histeq(I);

Imshow(I);

Title('原图像');

Subplot(2,2,2);

Imshow(J);

Title('直方图均衡化后的图像') ;

Subplot(2,2,3) ;

Imhist(I,64);

Title('原图像直方图') ;

Subplot(2,2,4);

Imhist(J,64) ; Title('均衡变换后的直方图') ;

③伽马校正程序如下：

A=imread('kids.tif');

x=0:255;

a=80,b=1.8,c=0.009;

B=b.^(c.*(double(A)-a))-1;

y=b.^(c.*(x-a))-1;

subplot(3,2,1);

imshow(A);

subplot(3,2,2);

imhist(A);

imshow(B);

subplot(3,2,4);

imhist(B);

subplot(3,2,6);

plot(x,y);

④log变换程序如下：

Image=imread('kids.tif');

subplot(1,2,1);imshow(Image);

Image=log(1+double(Image));

subplot(1,2,2);imshow(Image,[]);

2、空域平滑：box、gauss模板卷积。A=imread('onion.png');

B=rgb2gray(A);

figure,subplot(3,2,1);imshow(B);

title('原始图象');

H=imnoise(B,'gaussian');

subplot(3,2,2);imshow(H);

title('高斯噪声');

Q=imnoise(B,'salt & pepper');

subplot(3,2,3);imshow(Q);

title('椒盐噪声');

M=fspecial('average',3*3);

E=imfilter(Q,M);

subplot(3,2,4);imshow(E);

title('3*3平均模板');

N=fspecial('average',5*5);

K=imfilter(Q,N);

subplot(3,2,5);imshow(K);

title('5*5平均模板');

Z=fspecial('average',7*7);

J=imfilter(Q,Z);

subplot(3,2,6);imshow(J);

title('7*7平均模板');

3、频域平滑：低通滤波器平滑。

频域低通滤波处理噪声的程序如下：

[f1,f2]=freqspace(25,'meshgrid');

Hd=zeros(25,25);

d=sqrt(f1.^2+f2.^2)<0.5;%0.5为截止半径大小Hd(d)=1;

h=fsamp2(Hd);

figure(1),freqz2(h,[64,64]);

RGB=imread('onion.png');

I=rgb2gray(RGB);

I1=imnoise(I,'gaussian');

I2=imnoise(I,'salt & pepper',0.02); I3=imnoise(I,'speckle');

J=imfilter(I,h,'replicate');

J1=imfilter(I1,h,'replicate');

J2=imfilter(I2,h,'replicate');

J3=imfilter(I3,h,'replicate');

figure(2),subplot(221),imshow(J); title('原图像滤波后');

subplot(222),imshow(J1);

title('高斯污染图像滤波后'); subplot(223),imshow(J2);

title('椒盐污染图像污染后'); subplot(224),imshow(J3);

title('乘法污染图像滤波后');

4、空域锐化：锐化模板锐化。I=imread('onion.png');

A=RGB2gray(I);

figure,subplot(2,3,1);

imshow(A);

title('原图');

hs=fspecial('sobel');

S=imfilter(A,hs);

hp=fspecial('prewitt');

P=imfilter(A,hs);

A=double(A);%双精度型

H=[0,1,0;1,-4,1;0,1,0];%拉普拉斯算子J=conv2(A,H,'same');

K=A-J;

subplot(2,3,2),imshow(K);

title('拉普拉斯锐化图像');

B=edge(A,'roberts',0.1);

subplot(2,3,3),imshow(B);

title('罗伯特锐化图像');

subplot(2,3,4),imshow(S);

title('sobel算子锐化图像');

subplot(2,3,5),imshow(P);

title('prewitt算子锐化图像');

5、频域锐化：高通滤波器锐化。

A=imread('onion.png');

B=rgb2gray(A);

figure,subplot(131),imshow(B);

title('原图');

B=double(B);

B=fftshift(fft2(B));

E=B;

[M,N]=size(B);

k1=round(M/2);

k2=round(N/2);

D=50;

for i=1:1:M

for j=1:1:N

juli=sqrt((i-k1)^2+(j-k2)^2);

K(i,j)=1-exp((-1/2)*juli^2*(1/D^2));E(i,j)=K(i,j)*E(i,j);

end

end

E=ifft2(ifftshift(E));

E=uint8(real(E));

subplot(132),imshow(E);title('高斯高通滤波器');

四、实验结果及分析

1、灰度变换：灰度拉伸、直方图均衡、伽马校正、log变换等。

①灰度拉伸运行结果如下：

②直方图均衡运行结果如下：

③伽马校正运行结果如下：

④log变换运行结果如下：

2、空域平滑：box、gauss模板卷积。

3、频域平滑：低通滤波器平滑。

用频率采样法构建的二维滤波器：figure（1）

图像经过二维滤波器滤波后图像，figure（2）

4、空域锐化：锐化模板锐化。

5、频域锐化：高通滤波器锐化。