数字图像处理实验教程

目录图像处理实验（一） (1)——MATLAB初步（2学时） (1)图像处理实验（二） (3)——图像运算（4学时） (3)图像处理实验（三） (7)——直方图（2学时） (7)图像处理实验（四） (10)——图像变换（2学时） (10)图像处理实验（五） (12)——图像增强（4学时） (12)图像处理实验（六） (16)——图像压缩（4学时） (16)图像处理实验（一）——MATLAB初步（2学时）一、实验目的：1.熟悉MATLAB的工作环境2.掌握图像的读取和显示3.如何得到一副图像的基本信息4.图像类型的转化二、实验原理计算机只能处理数字图像，数字图像在计算机中是以矩阵的形式存储的。

MA TLAB中能够处理四种类型的图形，分别是二值图像、灰度图像、索引图像以及彩色图像。

每一种类型的图像的特征是不一样的，我们可以利用MATLAB中提供的图像类型转换函数进行相互转换。

三、实验步骤：实验准备：先获取一些图片信息，包括二值图像，灰度图像，彩色图像1.在MATLAB中利用imread函数读取一副图像F=Imread(‘test.bmp’);2.利用size函数得到这幅图像的行数和列数Size f3.利用whos函数得到这幅图像的基本信息Whos(f)4.利用imshow显示这幅图像Imshow(f)四、实验仪器1.计算机；2.MATLAB程序；3.移动式存储器（软盘、U盘等）。

4.记录用的笔、纸。

五、实验报告内容1.叙述实验过程；2.提交实验的原始图像和结果图像。

图像处理实验（二）——图像运算（4学时）一、实验目的：1. 熟悉MATLAB 的工作环境2. 掌握图像的基本运算：点运算、代数运算以及几何运算二、实验原理数字图象处理的算法很多，有对图像进行线性运算的，也有对多个图像进行处理的，还有从图像中提取特征的。

我们按照图像处理的输入输出形式，可以将图像处理的算法可分为一下三种形式。

1）单幅图像 → 单幅图像 。

2）多幅图像 →单幅图像。

3）单（或多）幅图像→ 数字或符号等。

一、点运算1）点运算是简单而常用的一种技术。

对于一幅输入图像，经过点运算得到一副输出图像，输出图像的每个像素的灰度值仅有相应输入像素的灰度值决定。

2）点运算的种类（1）线性点运算点运算由灰度变换函数（gray-scale transformation, GST ）确定。

%%f2（线性点运算——增加亮度值）RGB=imread('flowers.tif');RGB2=imadd(RGB,50);RGB3=imadd(RGB,100);subplot(1,3,1),imshow(RGB);subplot(1,3,2),imshow(RGB2);()()a 1,b 0,a 1,b 0,a 10a 1,a 0,B A A GST f D D f D D b α==+*==*=≠*>*<<*<函数为线性，即显然，若图象像素不发生变化；若图象所有灰度值上移或下移；若，输出图象对比度增强；若输出图象对比度减小；若暗区域变亮，亮区域变暗，图象求补。

subplot(1,3,3),imshow(RGB3);（2）非线性点运算二、代数运算代数运算是对两幅输入图像进行点对点的加，减，乘，除运算而得到输出图像的运算。

图像的代数运算在图像处理中有着广泛的应用，它除了可以实现自身所需要的算术操作，还能为许多复杂的图像处理提供准备。

%%f3（加法运算：两图像相加）i=imread('rice.tif');j=imread('cameraman.tif');k=imadd(i,j); 注意：图片具有相同的大小，如果不同可以在画板中修改属性subplot(1,3,1),imshow(i);subplot(1,3,2),imshow(j);subplot(1,3,3),imshow(k);%%f4（减法运算—减背景）rice=imread('rice.tif');background=imopen(rice,strel('disk',15));rice2=imsubtract(rice,background);subplot(1,2,1),imshow(rice);subplot(1,2,2),imshow(rice2);%%f5（减法运算—图像相减）rice=imread('rice.tif');pout=imread('pout.tif');c=imsubtract(rice,pout);subplot(1,2,2),imshow(c);%不能这样相减%提示使用Z = imlincomb(1.0, X, -1.0, Y)三、几何运算几何运算可以改变图像中物体之间的空间关系。

这种运算可以看成是图像内的各物体在图像内移动的过程。

例如，物体的转动、扭曲、倾斜、拉伸等等，都是几何运算的结果。

%%f9 （图像平移）用translate函数也可以实现以上功能：I = imread('lenna原始图片.png');se = translate(strel(1), [25 25]);J = imdilate(I,se);imshow(I), title('Original')figure, imshow(J), title('Translated');但是它始终保持原图像大小，当图像向右下移动时，有部分图像被剪切掉了。

%%f10(投影变换）I=imread(' lenna原始图片.png ');udata=[0 1];vdata=[0 1];tform=maketform('projective',[0 0;1 0;1 1;0 1],...[-4 2;-8 -3;-3 -5;6 3]);[B,xdata,ydata]=imtransform(I,tform,'bicubic','udata',udata,...'vdata',vdata,'size',size(I),'fill',128); subplot(1,2,1),imshow(udata,vdata,I),axis on;subplot(1,2,2),imshow(xdata,ydata,B),axis on;%%f11图像缩放1）图像放大1.25 当然也可以缩小i=imread('lenna原始图片.png ');j=imresize(i,1.25);imshow(i);figure,imshow(j);%%f13(图像旋转与裁剪）i=imread(‘lenna原始图片.png ');j=imrotate(i,60,'bilinear');j1=imrotate(i,60,'bilinear','crop');subplot(1,3,1),imshow(i);subplot(1,3,2),imshow(j);subplot(1,3,3),imshow(j1);%%f14求一幅图像的梯度图像（边缘）j=zeros(512,512); 注意图像的大小是512*512 [i map]=imread('灰度图片.gif ');i=double(i);a=0;b=0;for m=1:511for n=1:511a=i(m,n)-i(m+1,n);b=i(m,n)-i(m,n+1);a=abs(a);b=abs(b);if a>bj(m,n)=a;elsej(m,n)=b;endif j(m,n)>3j(m,n)=0;elsej(m,n)=255;endendendimshow(j,[0 255]);三、实验步骤：实验准备：先获取一些图片信息，包括二值图像，灰度图像，彩色图像，然后根据实验内容的提示在计算机上验证。

四、实验仪器1.计算机；2.MATLAB程序；3.移动式存储器（软盘、U盘等）。

4.记录用的笔、纸。

五、实验报告内容1.叙述实验过程；2.提交实验的原始图像和结果图像。

图像处理实验（三）——直方图（2学时）一、实验目的：灰度直方图是数字图像处理中很重要的元素。

灰度变换是图像增强的一种重要手段，使图像对比度扩展，图像更加清晰，特征更加明显。

灰度级的直方图给出了一幅图像概貌的描述，通过修改灰度直方图来得到图像增强。

二、实验步骤：1、灰度直方图（1）计算出一幅灰度图像的直方图clearclose allI=imread('004.bmp');imhist(I)title('实验一（1）直方图');（2）对灰度图像进行简单的灰度线形变换，figuresubplot(2,2,1)imshow(I);title('试验2-灰度线性变换');subplot(2,2,2)histeq(I);（3）看其直方图的对应变化和图像对比度的变化。

原图像f(m,n) 的灰度范围[a,b] 线形变换为图像g(m,n),灰度范围[a’,b’]公式：g(m,n)=a’+(b’-a’)* f(m,n) /(b-a)figuresubplot(2,2,1)imshow(I)J=imadjust(I,[0.3,0.7],[0,1],1);title(' 实验一（3）用g(m,n)=a’+(b’-a’)* f(m,n) /(b-a)进行变换');subplot(2,2,2)imshow(J)subplot(2,2,3)imshow(I)J=imadjust(I,[0.5 0.8],[0,1],1);subplot(2,2,4)imshow(J)(4) 图像二值化（选取一个域值，(5) 将图像变为黑白图像）figuresubplot(2,2,1)imshow(I)J=find(I<150);I(J)=0;J=find(I>=150);I(J)=255;title(' 实验一（4）图像二值化( 域值为150 ）');subplot(2,2,2)imshow(I)clc;I=imread('14499.jpg');bw=im2bw(I,0.5);%选取阈值为0.5figure;imshow(bw) %显示二值图象%灰度图象的直方图数据clcclearfn='rice.tif';I=imread (fn);J=I;%计算灰度图象的直方图数据L=256; %灰度级Ps = zeros(L,1); %统计直方图结果数据nk=zeros(L,1);[row,col]=size(I);n=row*col; %总像素个数for i = 1:rowfor j = 1:colnum = double(I(i,j))+1; %获取像素点灰度级nk(num,1) = nk(num,1)+1; %统计nkendend%计算直方图概率估计for i=1:LPs(i,1)=nk(i,1)/n;endfigure(1),subplot(3,1,1);imshow(J),title('原图');subplot(3,1,2),plot(nk),title('直方图（nk）');subplot(3,1,3),plot(Ps),title('直方图（Ps）');%figure(4),imhist(hist);%p=imhist(hist); %生成直方图函数,返回灰度图象直方图数据%figure(5),plot(p);四、实验仪器5.计算机；6.MATLAB程序；7.移动式存储器（软盘、U盘等）。