数字图像处理实验指导书-河北工业大学2014实验一
数字图像处理实验指导书(带源程序)
实验一Matlab图像处理工具箱的初步练习一. 实验目的1. 掌握有关数字图像处理的基本概念；2. 熟悉Matlab图像处理工具箱；3. 熟悉使用Matlab进行数字图像的读出和显示；4. 熟悉运用Matlab指令进行图像旋转和缩放变换。
二. 练习1. 文件的读入与显示(1) 运行Matlab。
(2) MATLAB窗口构成：在缺省的情况下，由三个窗口组成。
命令窗口(command window)、命令历史（command history）、工作空间（workspace）。
注意：缺省窗口的设置步骤为：MATLAB菜单/view选项/Desktop layout/default。
(3) 调入一个文件：i=imread('pout.tif')；%注意：前面的“%”是用于注释的，不会被执行，只是说明这个语句的作用。
此时的i出现在什么窗口？是什么类型的变量？大小是多少？(4) 显示这幅图：imshow(i)；(5) 将变量i转置成j，即j=i'；显示j即imshow(j)；%在胸前左侧花纹怎么会跑到右边的呢？举一个例子加以验证：设a=[1 2 3 4 5；6 7 8 9 10；11 12 13 14 15]；b=a’；此时的b与a有什么区别？(6) 写入到一个新的图像文件'abc.tif'中，即imwrite(j，'abc.tif')。
(7) 清除变量命令：clear执行这个命令后，workspace窗口中的变量有没有？怎么验证？(8) 清除用户开设的窗口命令：close all(9) 调入图像文件'abc.tif'并显示。
问题：(1) 操作符“’”是图像的转置的意思，转置两次后，是否回到原图像？(2) 命令后的符号“；”所起的作用是什么？(3) 命令是否可以大写母？2. 灰度图像分别选择不同的灰度级（如2、4、16、64、128个）来显示同一幅图像（如testpat1.tif）。
河北工业大学《计算机图像处理》实验指导书
实验一 MATLAB数字图像处理基本操作一、实验目的与要求1．熟悉MATLAB软件的开发环境、基本操作以及图像处理工具箱，为编写图像处理程序奠定基础。
2．掌握二值、灰度和彩色图像的读、写和显示方法，以及图像的高、宽、颜色等参数的获取方法。
3．根据实验内容进行问题的简单分析和初步编码。
二、实验相关知识1、Matlab软件Image Processing Toolbox简介MatLab的原文是Matrix Laboratory，它包括若干个工具箱，如Communications Toolbox、Control System Toolbox、Neural Network Toolbox、Wavelet Toolbox等等，其中Image Processing Toolbox图像处理工具箱可以完成Geometric Operations、Enhancement、Color Segmentation、Image Transformation、Image Analysis、Morphological Operations等操作。
在MatLab中，图像就是一个矩阵，在进行处理时当作一个变量即可，因此运算的书写十分简洁，故MatLab有草稿纸式的算法语言之称。
例如：J=I+50; %为原始图像I加上一常数50，并将结果赋予变量J，其效果相当于得到一幅加亮的图像J以此类推可以书写出减法J=I-0.5；乘法J=I*2；除法J=I/3；等等。
利用MatLab提供的imread和imwrite函数可以完成对图像文件的读写操作，它们所支持的一些常用的图像文件格式见表1-1。
MatLab Command窗口的提示符号“>>”下直接键入命令即可运行，如键入：>>clear %执行本命令将会清除内存中的全部变量>> figure(1); %生成一个图像窗口1>> I=imread('e:lena.bmp'); %将硬盘e:根目录上的图像文件lena.bmp的数据读入矩阵变量I中>> imshow(I); %在当前的图像窗口中显示图像矩阵I>> title('原始图像'); %在当前的图像窗口中加上标题但为了能够对程序进行调试和重复应用，我们要求用M文件的方式完成实验中各个程序的编写。
数字图像处理实验指导书matlab冈萨雷斯
《数字图像处理》实验指导书实验一、空域图像处理一、 实验目的1熟悉CCS 集成开发环境的操作和基本功能；2熟悉MATLAB 基本图像操作；3结合实例学习如何在程序中增加图像处理算法；4理解和掌握图像的线性变换和直方图均衡化的原理和应用；5了解平滑处理的算法和用途，学习使用均值滤波、中值滤波和拉普拉斯锐化进行图像增强处理的程序设计方法；6 了解噪声模型及对图像添加噪声的基本方法。
二、 实验原理1 灰度线性变换就是将图像中所有点的灰度按照线性灰度变换函数进行变换。
)],([),(y x f T y x g =⎪⎩⎪⎨⎧<≤+-<≤+-≤≤=255),(]),([),( ]),([),(0 ),(),(y x f b g b y x f b y x f a g a y x f a y x f y x f y x g b a γβαn y m x ,2,1 ,,,2,1==2 直方图均衡化通过点运算将输入图像转换为在每一级上都有相等像素点数的输出图像。
按照图像概率密度函数PDF 的定义：1,...,2,1,0 )(-==L k n n r p k k r 通过转换公式获得：1,...,2,1,0 )()(00-====∑∑==L k n n r p r T s k j k j j j r k k3 均值（中值）滤波是指在图像上，对待处理的像素给定一个模板，该模板包括了其周围的临近像素。
将模板中的全体像素的均值（中值）来代替原来像素值的方法。
4 拉普拉斯算子如下：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--------111181111 拉普拉斯算子首先将自身与周围的8个像素相减，表示自身与周围像素的差异，再将这个差异加上自身作为新像素的灰度。
三、实验步骤1 启动MA TLAB程序，对图像文件分别进行灰度线性变换、直方图均衡化、均值滤波、中值滤波和拉普拉斯锐化操作；添加噪声，重复上述过程观察处理结果。
2 记录和整理实验报告四、实验仪器1计算机；2 MA TLAB程序；3记录用的笔、纸。
数字图像处理实验指导书-河北工业大学2014实验一
数字图像处理实验指导书河北工业大学计算机科学与软件学院实验一 MATLAB数字图像处理初步一、实验目的与要求1．熟悉及掌握在MATLAB中能够处理哪些格式图像。
2．熟练掌握在MATLAB中如何读取图像。
3．掌握如何利用MATLAB来获取图像的大小、颜色、高度、宽度等等相关信息。
4．掌握如何在MATLAB中按照指定要求存储一幅图像的方法。
5．图像类型转换。
二、实验原理及知识点1、数字图像的表示和类别一幅图像可以被定义为一个二维函数f(x,y),其中x和y是空间(平面)坐标，f 在任何坐标处(x,y)处的振幅称为图像在该点的亮度。
灰度是用来表示黑白图像亮度的一个术语，而彩色图像是由单个二维图像组合形成的。
例如，在RGB彩色系统中，一幅彩色图像是由三幅独立的分量图像(红、绿、蓝)组成的。
因此，许多为黑白图像处理开发的技术适用于彩色图像处理，方法是分别处理三副独立的分量图像即可。
图像关于x和y坐标以及振幅连续。
要将这样的一幅图像转化为数字形式，就要求数字化坐标和振幅。
将坐标值数字化称为采样；将振幅数字化成为量化。
采样和量化的过程如图1所示。
因此，当f的x、y分量和振幅都是有限且离散的量时，称该图像为数字图像。
作为MATLAB基本数据类型的数值数组本身十分适于表达图像，矩阵的元素和图像的像素之间有着十分自然的对应关系。
图1 图像的采样和量化根据图像数据矩阵解释方法的不同，MA TLAB把其处理为4类： 亮度图像(Intensity images)二值图像(Binary images)索引图像(Indexed images)RGB图像(RGB images)(1) 亮度图像一幅亮度图像是一个数据矩阵，其归一化的取值表示亮度。
若亮度图像的像素都是uint8类或uint16类，则它们的整数值范围分别是[0，255]和[0，65536]。
若图像是double类，则像素取值就是浮点数。
规定双精度型归一化亮度图像的取值范围是[0，1](2) 二值图像一幅二值图像是一个取值只有0和1的逻辑数组。
数字图像处理实验——实验一
报告内容：（目的和要求、原理、步骤、数据、计算、小结等）实验一静态图像采集一、实验目的1、了解DSK的工作原理。
2、了解FPGA进行静态图象采集的工作原理。
3、了解DSP的EDMA技术在静态数据采集中的作用。
4、了解DSP的中断技术。
5、了解SDRAM在静态视频中的作用。
6、了解DSP和FPGA在视频数据采集中的同步原理。
二、实验设备计算机、6711DSK、视频板、CCS软件、Webpack软件三、实验原理本实验由视频采集卡上的FPGA和DSK共同完成对摄入图像的静态采集和显示，所为静态采集，就是可以选择采集一幅用户感兴趣的图像，把这幅图像保存到DSK板上的SDRAM中并完成显示。
视频图像由SAA7111进行AD变换和视频解码后输出CCIR601标准的视频数据流送给FPGA以及SDRAM，包括：16位图像数据（高8位为Y信号，低8位为UV信号交叉出现）；行同步信号hs（在行消隐期间为高电平，其他时间为低电平）；场同步信号vs（在场消隐期间为高电平，其他时间为低电平）；行参考信号href（行数据有效期间为高电平）。
在PAL 制下，标准的CCIR601视频数据为864点/行*625/场*50场，一场分为两帧，分别为奇数行和偶数行。
其中每行有效数据为720个点，即herf\维持720个点。
FPGA输出给AL250进行视频显示的信号也需要满足这一格式。
根据这一格式，采集时FPGA将有效，的视频数据存入FPGA的OUTFIFO中，同时以行同步信号作为DSP的中断信号通知DSP取走FIFO 中一行的数据。
DSP收到中断信号后进入中断处理程序，用EDMA从FPGA的OUTFIFO 中读取一行的数据到SDRAM中，再用EDMA将一行的数据从SDRAM搬到视频板INFIFO 中。
FPGA产生显示所需的同步信号和对INFIFO读取的控制信号，控制INFIFO中的数据和同步信号AL250完成显示功能。
为此在这个实验前，需要了解以下知识点：1、视频图像的原理和应用2、DSP原理和应用3、FPGA原理和应用四、实验步骤1、复习有关图象动态采集的基础知识。
数字图像处理实验指导书
《数字图像处理》实验指导书王永堃沈阳理工大学信息学院前言数字图像处理是电子信息科学与技术专业学生必修的专业基础课之一。
通过本课程的学习，使学生能够掌握有关数字图像处理的基本概念、方法、原理及应用，能够培养和增强学生技能的创新意识和创新思维，提高实际动手能力和创新能力，为学生进一步学习专业课程奠定基础。
数字图像处理由理论教学和实验教学环节组成，理论教学环节是基础，实验教学环节是对理论教学环节的延伸、充实和完善，实验教学在数字图像处理课程中具有重要地位与作用。
实验题目和学时说明。
实验一编写一幅灰度图像直方图统计程序；实验二图象编码实验；实验三用Photoshop软件对图像进行增强操作；实验四图象分割实验。
实验五数字图像变换实验六数字图像增强实验七二维数字滤波器设计实验八基于DSP的灰度阈值变换１目录实验一编写一幅灰度图像直方图统计程序 .................................. ４一实验目的......................................................................... ４二实验原理......................................................................... ４三实验内容......................................................................... ４四实验要求......................................................................... ４五实验程序......................................................................... ４六思考题 ............................................................................ ６实验二图象编码实验................................................................. ８一实验目的......................................................................... ８二实验内容......................................................................... ８三实验步骤......................................................................... ８1 余弦变换编码.............................................................. ８2 行程编码 .................................................................... ９3 JPEG编码 ................................................................... ９四思考题 .........................................................................１０实验三用Photoshop软件对图像进行增强操作.........................１１２一实验目的......................................................................１１二实验内容......................................................................１１三实验步骤......................................................................１１四思考题 .........................................................................１３实验四图象分割实验..............................................................１５一实验目的......................................................................１５二实验内容......................................................................１５三实验方法......................................................................１６1边缘检测 ...................................................................１６2 模板匹配 .................................................................１６四思考题 .........................................................................１７实验五数字图像变换……………………………………………..1 4 实验六数字图像增强……………………………………………….1 6 实验七二维数字滤波器设计……………………………………….1 7 实验八基于DSP的灰度阈值变换………………………………….1 8３实验一编写一幅灰度图像直方图统计程序一实验目的了解数字图像灰度直方图的概念和计算方法，掌握用MATLAB 画数字图像灰度直方图的方法。
数字图像处理实验指导书
《课程名称》实验指导书适用专业:自动化课程代码: 84018091 学时: 6 学分: 0.5 编写单位:机械工程及自动化学院编写人:蒋代君审核人:审批人:目录实验一 Matlab图像处理工具箱的初步练习 .............................................................................................. - 2 - 实验二图像的空域处理方法 ....................................................................................................................... - 5 - 实验三图像的空域处理方法 ....................................................................................................................... - 8 - 实验四图像分割和目标识别 ..................................................................................................................... - 13 -实验一 Matlab图像处理工具箱的初步练习一、实验目的和任务1、初步了解与掌握MATLAB语言的基本用法；2、掌握MA TLAB语言中图象数据与信息的读取方法；3、掌握在MA TLAB语言中图像类型的转换。
二、实验仪器、设备及材料1、计算机2、MatLab软件/语言包括图像处理工具箱(Image Processing Toolbox)3、实验所需要的图片三、实验原理将数字图像的RGB表示转换为YUV表示；Y=0.30R+0.59G+0.11BU=0.70R-0.59G-0.11BV=-0.30R-0.59G+0.89B四、实验步骤1、阅读资料并熟悉MatLab的基本操作2、读取MATLAB中的图象数据3、显示MATLAB中的图象文件。
《数字图像处理》实验指导书
数字图像处理实验指导书信息科学与工程学院电子系二○○六年前言数字图像处理是研究数字图像处理的基本理论、方法及其在智能化检测中应用的学科，是电子信息类本科专业的专业课。
本课程侧重于数字图像的基本处理，并对图像分析的基本理论和实际应用进行系统介绍；目的是使学生系统掌握数字图像处理的基本概念、原理和实现方法，学习图像分析的基本理论、典型方法和实用技术，具备解决通信领域的图像相关问题的初步能力，为今后的研究与开发打下扎实的基础。
目录实验一常用的图像文件格式与格式转换和图像矩阵的显示方法 (2)实验二傅立叶变换 (6)实验三图像增强及编程处理 (8)实验一常用的图像文件格式与格式转换和图像矩阵的显示方法1．实验目的熟悉Matlab语言的初步使用；熟悉常用的图像文件格式与格式转换；熟悉图像矩阵的显示方法（灰度、索引、黑白、彩色）；熟悉图像矩阵的格式转换2．实验内容练习图像读写命令imread和imwrite并进行图像文件格式间的转换。
特别是索引图像与1，4，8，16比特图像的存储与转换。
熟悉下列模块函数Image file I/O.imread - Read image file.imwrite - Write image file.Image display.colorbar - Display colorbar.getimage - Get image data from axes.image - Create and display image object.imagesc - Scale data and display as image.immovie - Make movie from multiframe indexed image.imshow - Display image.subimage - Display multiple images in single figure.truesize - Adjust display size of image.warp - Display image as texture-mapped surface.zoom - Zoom in and out of image or 2-D plot.3．实验步骤a. Load cameraman.tif image from your hard disk (using function imread).>>A=imread('C:\MATLAB6p5\toolbox\images\imdemos\cameraman.tif');b. Show the image in a figure window (using function image or imshow).>> imshow(A)>> colorbard. Get image data from the current figure(axes) (using function getimage).B=getimage；生成新的矩阵e. Show the gray level of the image between 64 to 128 (using function imagesc).>> clims = [64 128];imagesc(A,clims)imshow(A)f. Make a movie from a 4-D image (load mri, make the movie by immovie, then show movie by function movie).>> load mrimov = immovie(D,map);movie(mov,3)g. Draw the cameraman image on a cylinder (using function warp).C=[A A];>> [x,y,z] = cylinder;>> warp(-x,-y,-z,C)Question: how to show the cameraman like thisRequirement: write a report to do the experiment from a to g.实验二傅立叶变换1．实验目的熟悉傅立叶变换的概念和原理；理解Fourier变换的意义。
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数字图像处理实验指导书河北工业大学计算机科学与软件学院实验一 MATLAB数字图像处理初步一、实验目的与要求1．熟悉及掌握在MATLAB中能够处理哪些格式图像。
2．熟练掌握在MATLAB中如何读取图像。
3．掌握如何利用MATLAB来获取图像的大小、颜色、高度、宽度等等相关信息。
4．掌握如何在MATLAB中按照指定要求存储一幅图像的方法。
5．图像类型转换。
二、实验原理及知识点1、数字图像的表示和类别一幅图像可以被定义为一个二维函数f(x,y),其中x和y是空间(平面)坐标，f 在任何坐标处(x,y)处的振幅称为图像在该点的亮度。
灰度是用来表示黑白图像亮度的一个术语，而彩色图像是由单个二维图像组合形成的。
例如，在RGB彩色系统中，一幅彩色图像是由三幅独立的分量图像(红、绿、蓝)组成的。
因此，许多为黑白图像处理开发的技术适用于彩色图像处理，方法是分别处理三副独立的分量图像即可。
图像关于x和y坐标以及振幅连续。
要将这样的一幅图像转化为数字形式，就要求数字化坐标和振幅。
将坐标值数字化称为采样；将振幅数字化成为量化。
采样和量化的过程如图1所示。
因此，当f的x、y分量和振幅都是有限且离散的量时，称该图像为数字图像。
作为MATLAB基本数据类型的数值数组本身十分适于表达图像，矩阵的元素和图像的像素之间有着十分自然的对应关系。
图1 图像的采样和量化根据图像数据矩阵解释方法的不同，MA TLAB把其处理为4类： 亮度图像(Intensity images)二值图像(Binary images)索引图像(Indexed images)RGB图像(RGB images)(1) 亮度图像一幅亮度图像是一个数据矩阵，其归一化的取值表示亮度。
若亮度图像的像素都是uint8类或uint16类，则它们的整数值范围分别是[0，255]和[0，65536]。
若图像是double类，则像素取值就是浮点数。
规定双精度型归一化亮度图像的取值范围是[0，1](2) 二值图像一幅二值图像是一个取值只有0和1的逻辑数组。
(3) 索引图像索引颜色通常也称为映射颜色，在这种模式下，颜色都是预先定义的，并且可供选用的一组颜色也很有限，索引颜色的图像最多只能显示256种颜色。
一幅索引颜色图像在图像文件里定义，当打开该文件时，构成该图像具体颜色的索引值就被读入程序里，然后根据索引值找到最终的颜色。
(4) RGB图像一幅RGB图像就是彩色像素的一个M×N×3数组，其中每一个彩色相似点都是在特定空间位置的彩色图像相对应的红、绿、蓝三个分量。
按照惯例，形成一幅RGB彩色图像的三个图像常称为红、绿或蓝分量图像。
2、数据类和图像类型间的转化表1中列出了MATLAB和IPT为表示像素所支持的各种数据类。
表中的前8项称为数值数据类，第9项称为字符类，最后一项称为逻辑数据类。
工具箱中提供了执行必要缩放的函数(见表2)。
以在图像类和类型间进行转化。
表1-1 MATLAB和IPT支持数据类型表1-2 格式转换函数下面给出读取、压缩、显示一幅图像的程序(%后面的语句属于标记语句，编程时可不用输入)I=imread(‘原图像名.tif’); % 读入原图像,tif格式whos I % 显示图像I的基本信息imshow(I) % 显示图像Imfinfo %查询图像文件信息imwrite; %压缩存储图像例如：imwrite(I,'1.jpg','jpg','quality',80)就是以质量因子80压缩，100就是不变，图像尺寸不变，像素值会发生变化，图像会变得越来越模糊。
可以看压缩后图像与原始图像的大小发生变化。
% 显示多幅图像，其中n为图形窗口的号数figure(n), imshow('filename');gg=im2bw('filename'); % 将图像转为二值图像figure, imshow(gg) % 显示二值图像三、实验内容及步骤1．利用imread( )函数读取一幅图像，假设其名为football.jpg，存入一个数组中；>> I=imread('football.jpg');2.利用whos 命令提取该读入图像football.jpg的基本信息；>> whos IName Size Bytes Class AttributesI 256x320x3 245760 uint83.利用imshow()函数来显示这幅图像；>> imshow(I)4．利用imfinfo函数来获取图像文件的压缩，颜色等等其他的详细信息；>> imfinfo('football.jpg')ans =Filename: 'D:\Program Files\MATLAB\R2010b\toolbox\images\imdemos\football.jpg'FileModDate: '01-三月-2001 09:52:38'FileSize: 27130Format: 'jpg'FormatVersion: ''Width: 320Height: 256BitDepth: 24ColorType: 'truecolor'FormatSignature: ''NumberOfSamples: 3CodingMethod: 'Huffman'CodingProcess: 'Sequential'Comment: {}5．利用imwrite()函数来压缩这幅图象，将其保存为一幅压缩了像素的jpg文件,设为footballnew.jpg；语法：imwrite(原图像，新图像，‘quality’,q), q 取0-100。
>> imwrite(I,'footballnew.jpg','quality',50)6．用imread()读入索引图像：kids.tif；>> I=imread('kids.tif');7．同样利用imwrite()函数将最初读入的tif图象另存为一幅bmp图像，设为kids_index.bmp。
>> imwrite(I,'kids_index.bmp')8．用imfinfo()获取图像football.jpg和kids.tif 的大小；>> imfinfo('football.jpg')ans =Filename: 'D:\Program Files\MATLAB\R2010b\toolbox\images\imdemos\football.jpg'FileModDate: '01-三月-2001 09:52:38'FileSize: 27130Format: 'jpg'FormatVersion: ''Width: 320Height: 256BitDepth: 24ColorType: 'truecolor'FormatSignature: ''NumberOfSamples: 3CodingMethod: 'Huffman'CodingProcess: 'Sequential'Comment: {}>> imfinfo('kids.tif')ans =Filename: 'D:\Program Files\MATLAB\R2010b\toolbox\images\imdemos\kids.tif'FileModDate: '04-十二月-2000 13:57:58'FileSize: 95162Format: 'tif'FormatVersion: []Width: 318Height: 400BitDepth: 8ColorType: 'indexed'FormatSignature: [73 73 42 0]ByteOrder: 'little-endian'NewSubFileType: 0BitsPerSample: 8Compression: 'PackBits'PhotometricInterpretation: 'RGB Palette'StripOffsets: [16x1 double]SamplesPerPixel: 1RowsPerStrip: 25StripByteCounts: [16x1 double]XResolution: 72YResolution: 72ResolutionUnit: 'None'Colormap: [256x3 double]PlanarConfiguration: 'Chunky'TileWidth: []TileLength: []TileOffsets: []TileByteCounts: []Orientation: 1FillOrder: 1GrayResponseUnit: 0.0100MaxSampleValue: 255MinSampleValue: 0Thresholding: 1Offset: 933089．用figure,imshow()分别将football.jpg和kids.tif显示出来，观察两幅图像的质量。
10．用im2bw将一幅灰度图像转化为二值图像，并且用imshow显示出来观察图像的特征。
>> I=imread('football.jpg');>> imshow(I)>> A=im2bw(I);>>figure(1),imshow(I);figure(2),imshow(A);11.用imread打开一幅图像，在MATLAB中用程序绘制其灰度直方图。
（不要用MATLAB中自带的函数imhist和histeq实现）。
>> GrayImage = imread('football.jpg');[rows , cols] = size(GrayImage);ZhiFang = zeros(1 , 256);for i = 0:255ZhiFang(1 , i+1) = length(find(GrayImage == i)) / (rows * cols);endfigure(1);bar(0:255 , ZhiFang , 'grouped');xlabel('灰度值');ylabel('频率');12.将一幅彩色图像转换成256级灰度图像，进行4倍和16倍减采样，并对减采样的效果进行描述。