数字图像实验报告

Central South University数字图像采集与处理实验报告书学院: 信息科学与工程学院班级: 自动化1204班姓名: 郑彬彬学号: 0909122016导师: 罗三定2015 年 4 月实验报告实验名称数字图像信号处理1204班系信息科学与工程专业自动化班姓名郑彬彬学号0909122016 授课老师罗三定预定时间三、五、七、八周实验时间周三第一节实验台号8实验1 PhotoShop功能操作一、目的要求1、了解数码相机基本使用。

2、熟悉PHOTOSHOP在图像处理上的用途。

3、掌握PHOTOSHOP一些基本的图像操作。

二、实验内容1、用数码相机拍摄照片。

2、将照片采集到电脑中处理。

3、运用PHOTOSHOP进行图像的编辑与创作。

三、实验预备知识ADOBE PHOTOSHOP是Thomas和John Knoll俩兄弟设计制作，而后与Adobe公司合作，于1989年推行的一个集传统的暗房技术和印前处理功能于一体的综合图像处理软件，它将设计师和使用者集于一体，给图形设计界增添了巨大的活力。

位图即点阵图是由许多小方格的不同色块组成的图像，其中每一个小方格被称为像素。

Photoshop是一个位图处理软件，它可以真实的再现色彩丰富的世界。

由于位图文件在存储时必须记录其组成画面中每一个像素的位置、色彩等数据，因此它的文件信息量大，分辨率越高，信息量越大。

分辨率就是单位（英寸）长度所含像素的多少，单位为dpi。

分辨率可分为图像分辨率、输出分辨率、扫描分辨率等，分辨率是决定图像输入、输出质量高低的关键。

黑白位图模式1bit表示一个图像像素；灰度位图模式用8bit表示一个图像像素；RGB真彩色位图模式用3*8bit表示一个图像像素。

一个数字化图像文件，文件的大小= 图像像素数×字节数/像素+文件头。

在Photoshop中不能将彩色图像直接转化为黑白位图模式，必须先将此彩色图像转化为灰度模式，在转化为位图模式，转化后有几种不同的显示模式：50%阈值、图案仿色、扩散仿色和半调网屏。

四、实验要求及其步骤成果1、观察图像大小（宽与高像素）。

2、改变图像大小。

3、观察各处的RGB值、色度、亮度、饱和度的值。

4、单独观察红色、绿色、蓝色分量图像。

红色：绿色：蓝色：5、将彩色图像转换为灰度图像，存盘后观察文件大小。

6、观察图像的直方图。

7、改变图像的亮度、对比度、饱和度，观察操作结果。

改变亮度：改变对比度：改变饱和度：8、以不同阈值二值化图像。

五、分析讨论数码相机基本使用：数码相机和传统相机在光学原理上没有什么区别，都是将被摄物体发射或反射的光线通过镜头在相机内部形成倒立的、缩小（或放大、等大）的物像。

但在具体成像中则因光敏介质的不同而有所区别，传统相机使用的是分布于胶片上基于碘化银的感光化学介质。

而数码相机则是采用了CCD作为记录图像的光敏介质，而CCD是通过光照的不同引起的电荷分布的不同来记录被摄物体的视觉特征。

CCD生成的数字图像被传送到相机的另一块内部芯片上。

该芯片负责把图像转换成相机内部存储格式（一般是压缩图像格式，比如说JPEG格式）。

最后，把生成的图像保存在内部存储器中。

数码相机得到的图像其实就是一个数值的集合，所以可以直接下载到计算机中进行处理。

熟悉PHOTOSHOP在图像处理上的用途：集传统的暗房技术和印前处理功能于一体，将设计师和使用者集于一体。

Photoshop的专长在于图像处理，而不是图形创作。

图像处理是对已有的位图图像进行编辑加工处理以及运用一些特殊效果，其重点在111000111---⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦、101101101-⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦Prewitt 算子555303333⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥---⎣⎦、355305333-⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥---⎣⎦、335305335--⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦、333305355---⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦ 333303555---⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎣⎦、333503553---⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦、533503533--⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦、553503333-⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥---⎣⎦Krisch 算子010141010-⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥-⎣⎦、111181111---⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥---⎣⎦Laplace 算子PHOTOSHOP 中还支持自定义的滤波器。

可以在实验中自行验证。

四、实验要求及其步骤成果1、分别选用以上方式进行图像处理观察处理效果。

并简要叙述工作原理。

方法：010********⎡⎤⎢⎥•⎢⎥⎢⎥⎣⎦效果：方法：11111018111⎡⎤⎢⎥•⎢⎥⎢⎥⎣⎦效果：方法：111 1111 9111⎡⎤⎢⎥•⎢⎥⎢⎥⎣⎦效果：方法：111 1121 10111⎡⎤⎢⎥•⎢⎥⎢⎥⎣⎦效果：方法：121 1242 16121⎡⎤⎢⎥•⎢⎥⎢⎥⎣⎦效果：以上五组是平滑模板，其工作原理是：通过一点和周围几个点的运算（通常是平均或加权平均运算）来除去突然变化的点，从而滤掉一定的噪声，但图像有一定程度的模糊。

方法：010 151 010-⎡⎤⎢⎥-•-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦效果：方法：111 191 111 ---⎡⎤⎢⎥-•-⎢⎥⎢⎥---⎣⎦效果：以上两组是图像的锐化，其原理是针对图像受到的平均或积分运算，进行逆运算（如微分运算），从而使图像变得清晰。

从频谱的角度分析，图像的锐化类似于一个高通滤波器。

方法：121 000 121 ---⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦效果：方法：101 202 101 -⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦效果：方法：111 000 111 ---⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦效果：方法：101 101 101 -⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦效果：方法：555 303 333⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥---⎣⎦效果：方法：355 305 333 -⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥---⎣⎦效果：方法：335 305 335 --⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦效果：方法：333 305 355 ---⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦效果：方法：333 303 555 ---⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎣⎦效果：方法：333 503 553 ---⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦效果：方法：533 503 533--⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦效果：方法：553 503 333-⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥---⎣⎦效果：方法：010 141 010-⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥-⎣⎦效果：方法：111 181 111 ---⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥---⎣⎦效果：以上十四组边缘查找又称为边缘检测，其原理是将周围像素灰度发生阶跃型或凸缘型变化的像素集合显示。

2、自定义滤波器处理图像。

方法：503 23-29 801 -⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦效果：该滤波器结合了锐化和边界扫描。

3、练习使用模糊、锐化、涂抹、减淡和加深等工具进行图像的编辑。

上图综合使用了模糊、锐化、涂抹、减淡和加深等工具，主要对人物的背景做了模糊处理，对人物的边界进行了锐化，对面部进行了涂抹和减淡，对镜框和隐形处惊醒了加深等。

五、分析讨论bmp图像的数据存储形式：结构体名称可选大小用途备注位图文件头否14字节存储位图文件通用信息仅在读取文件时有用DIB头否固定（存在7种不同版本）存储位图详细信息及像素格式紧接在位图文件后附加位掩码是3或4DWORD（12或16字节）定义像素格式仅在DIB头是BITMAPINFOHEADER时存在调色板见备注可变定义图像数据（像素数组）所用颜色色深<=8时不能省略填充区A 是可变结构体对齐位图头文件中像素数组偏移量的产物像素数组否可变定义实际的像素数组像素数组在BIB头和附加位掩码中定义。

2、根据读取的图像数据绘制灰度直方图。

3、编程实现实验2中的图像处理方法。

五、分析讨论了解bmp位图文件的结构。

（1） BMP文件组成BMP文件由文件头、位图信息头、颜色信息和图形数据四部分组成。

（2） BMP文件头BMP文件头数据结构含有BMP文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息。

其结构定义如下:typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{WORDbfType; // 位图文件的类型，必须为BMDWORD bfSize; // 位图文件的大小，以字节为单位WORDbfReserved1; // 位图文件保留字，必须为0WORDbfReserved2; // 位图文件保留字，必须为0DWORD bfOffBits; // 位图数据的起始位置，以相对于位图// 文件头的偏移量表示，以字节为单位} BITMAPFILEHEADER;（3）位图信息头BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{DWORD biSize; // 本结构所占用字节数LONGbiWidth; // 位图的宽度，以像素为单位LONGbiHeight; // 位图的高度，以像素为单位WORD biPlanes; // 目标设备的级别，必须为1WORD biBitCount// 每个像素所需的位数，必须是1(双色),// 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一DWORD biCompression; // 位图压缩类型，必须是 0(不压缩),// 1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一DWORD biSizeImage; // 位图的大小，以字节为单位LONGbiXPelsPerMeter; // 位图水平分辨率，每米像素数LONGbiYPelsPerMeter; // 位图垂直分辨率，每米像素数DWORD biClrUsed;// 位图实际使用的颜色表中的颜色数DWORD biClrImportant;// 位图显示过程中重要的颜色数} BITMAPINFOHEADER;（4）颜色表颜色表用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项是一个RGBQUAD类型的结构，定义一种颜色。

RGBQUAD结构的定义如下:typedef struct tagRGBQUAD {BYTErgbBlue;// 蓝色的亮度(值范围为0-255)BYTErgbGreen; // 绿色的亮度(值范围为0-255)BYTErgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255)BYTErgbReserved;// 保留，必须为0} RGBQUAD;颜色表中RGBQUAD结构数据的个数有biBitCount来确定:当biBitCount=1,4,8时，分别有2,16,256个表项;当biBitCount=24时，没有颜色表项。

位图信息头和颜色表组成位图信息，BITMAPINFO结构定义如下:typedef struct tagBITMAPINFO {BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位图信息头RGBQUAD bmiColors[1]; // 颜色表} BITMAPINFO;（5）位图数据位图数据记录了位图的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内是从左到右,扫描行之间是从下到上。