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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）。
数字图像处理实验报告（matlab版）一．实验目的：熟悉数字图像处理中各种椒盐噪声的实质，明确各种滤波算法的的原理。
进一步熟悉matlab的编程环境，熟悉各种滤波算法对应的matlab函数。
实验结果给以数字图像处理课程各种算法处理效果一个更直观的印象。
二.实验原理:1．IPT(图像处理工具箱)基本函数介绍1. imread函数该函数用于从图形文件中读出图像。
格式A=IMRAED(FILENAME,FMT)。
该函数把FILENAME 中的图像读到A中。
若文件包含一个灰度图,则为二维矩阵。
若文件包含一个真彩图(RGB),则A为一三维矩阵。
FILENAME指明文件，FMT指明文件格式。
格式[X,MAP]=IMREAD(FILENAME,FMT).把FILENAME中的索引图读入X,其相应的调色板读到MAP中.图像文件中的调色板会被自动在范围[0,1]内重新调节。
FMT的可能取值为jpg 或jpeg,tif或tiff,bmp,png,hdf,pcx,xwd。
2.imwrite函数该函数用于把图像写入图形文件中。
格式IMWRITE(A,FILENAME,FMT)把图像A写入文件FILENAME中。
FILENAME指明文件名, FMT指明文件格式。
A既可以是一个灰度图,也可以是一个真彩图像。
格式IMWRITE(X,MAP,FILENAME,FMT)把索引图及其调色板写入FILENAME中。
MAP必须为合法的MATLAB调色板,大多数图像格式不支持多于256色的调色板。
FMT的可能取值为tif或tiff,jpg或jpeg,bmp,png,hdf,pcx,xwd。
3. imshow函数显示图像。
格式IMSHOW(I,N).用N级离散灰度级显示灰度图象I。
若省略N,默认用256级灰度显示24位图像,64级灰度显示其他系统。
格式IMSHOW(I,[LOW HIGH])，把I 作为灰度图显示。
LOW值指定为黑色,HIGH指定为白色，中间为按比例分布的灰色。
数字图像处理(MATLAB版)实验指导书(试用版)湖北师范学院教育信息与技术学院2009年4月试行目录实验一、数字图像获取和格式转换 2 实验二、图像亮度变换和空间滤波 6 实验三、频域处理7 实验四、图像复原9 实验五、彩色图像处理10 实验六、图像压缩11 实验七、图像分割13 教材与参考文献14《数字图像处理》实验指导书实验一、数字图像获取和格式转换一、实验目的1掌握使用扫描仪、数码相机、数码摄像级机、电脑摄像头等数字化设备以及计算机获取数字图像的方法；2修改图像的存储格式；并比较不同压缩格式图像的数据量的大小。
二、实验原理数字图像获取设备的主要性能指标有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位数）、扫描幅面和接口方式等。
各类设备都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。
分辨率的单位是dpi，dpi是英文Dot Per Inch的缩写，意思是每英寸的像素点数。
扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。
为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。
至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过串行或者并行等接口送至计算机。
扫描仪每扫一行就得到原稿x方向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，在计算机内部逐步形成原稿的全图。
扫描仪工作原理见图1.1。
图1.1扫描仪的工作原理在扫描仪的工作过程中，有两个元件起到了关键的作用。
一个是CCD，它将光信号转换成为电信号；另一个是A/D变换器，它将模拟电信号变为数字电信号。
第一部分数字图像处理实验一图像的点运算实验1.1 直方图一．实验目的1．熟悉matlab图像处理工具箱及直方图函数的使用；2．理解和掌握直方图原理和方法；二．实验设备1.PC机一台；2.软件matlab。
三．程序设计在matlab环境中，程序首先读取图像，然后调用直方图函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。
I=imread('cameraman.tif');%读取图像subplot(1,2,1),imshow(I) %输出图像title('原始图像') %在原始图像中加标题subplot(1,2,2),imhist(I) %输出原图直方图title('原始图像直方图') %在原图直方图上加标题四．实验步骤1. 启动matlab双击桌面matlab图标启动matlab环境；2. 在matlab命令窗口中输入相应程序。
书写程序时，首先读取图像，一般调用matlab自带的图像，如:cameraman图像；再调用相应的直方图函数，设置参数；最后输出处理后的图像；3．浏览源程序并理解含义；4．运行，观察显示结果；5．结束运行，退出；五．实验结果观察图像matlab环境下的直方图分布。
(a)原始图像 (b)原始图像直方图六．实验报告要求1、给出实验原理过程及实现代码；2、输入一幅灰度图像，给出其灰度直方图结果，并进行灰度直方图分布原理分析。
实验1.2 灰度均衡一．实验目的1．熟悉matlab图像处理工具箱中灰度均衡函数的使用；2．理解和掌握灰度均衡原理和实现方法；二．实验设备1.PC机一台；2.软件matlab；三．程序设计在matlab环境中，程序首先读取图像，然后调用灰度均衡函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。
I=imread('cameraman.tif');%读取图像subplot(2,2,1),imshow(I) %输出图像title('原始图像') %在原始图像中加标题subplot(2,2,3),imhist(I) %输出原图直方图title('原始图像直方图') %在原图直方图上加标题a=histeq(I,256); %直方图均衡化，灰度级为256subplot(2,2,2),imshow(a) %输出均衡化后图像title('均衡化后图像') %在均衡化后图像中加标题subplot(2,2,4),imhist(a) %输出均衡化后直方图title('均衡化后图像直方图') %在均衡化后直方图上加标题四．实验步骤1. 启动matlab双击桌面matlab图标启动matlab环境；2. 在matlab命令窗口中输入相应程序。
实验一内容（一）（1）彩色图像变灰度图像A=imread('1.jpg');B=rgb2gray(A);figuresubplot(1,2,1),imshow(A)title('原图')subplot(1,2,2),imshow(B)title('原图灰度图像')（2）彩色图像变索引图像A=imread('1.jpg');figuresubplot(1,2,1),imshow(A)title('原图')[X,map]=rgb2ind(A,128);subplot(1,2,2),imshow(X,map)title('原图索引图像')（3）彩色图像变二值图像A=imread('1.jpg');figuresubplot(1,2,1),imshow(A)title('原图')C=im2bw(A,0.2);subplot(1,2,2),imshow(C)title('原图二值图像')（4）灰度图像变索引图像（一）A=imread('1.jpg');figureB=rgb2gray(A);subplot(1,2,1),imshow(B)title('灰度图像')C=grayslice(B,39);subplot(1,2,2),imshow(C)title('灰度变索引图像')（5）灰度图像变索引图像（二）A=imread('1.jpg');figureB=rgb2gray(A);subplot(1,2,1),imshow(B)title('灰度图像')[X,map]=gray2ind(B,63);subplot(1,2,2),imshow(X,map)title('灰度变索引图像')（6）灰度图像变彩色图像A=imread('1.jpg');figureB=rgb2gray(A);subplot(1,2,1),imshow(B)title('灰度图像')C=gray2rgb(B,map);subplot(1,2,2),imshow(C)title('灰度变彩色图像')内容（二）（1）灰度平均值A=imread('1.jpg');figureB=rgb2gray(A);subplot(1,2,1),imshow(B)title('灰度图像')B=double(B);[m,n]=size(B);sumg=0.0;for i=1:m;for j=1:n;sumg=sumg+B(i,j);endendavg=sumg/(m*n) % 均值maxg=max(max(B)) % 区域最大灰度ming=min(min(B)) % 区域最小灰度（2）彩色平均值figureimshow(A)title('彩色图像')A=double(A);[m,n]=size(A);sumg=0.0;for i=1:m;for j=1:n;sumg=sumg+A(i,j);endendavg=sumg/(m*n)squre=m*nmaxg=max(max(A))ming=min(min(A))内容（三）采样量化实验二图像变换傅里叶变换、反变换、I=imread('19.jpg');A=rgb2gray(I);x1=fft2(A);x2=fftshift(x1);x3=ifft(x1)/10;figure,subplot(1,4,1);imshow(A)title('原图');subplot(1,4,2);imshow(x1)title('频谱图');subplot(1,4,3);imshow(log(abs(x2)+1),[0 10]);title('直流分量移至频谱图中心');subplot(1,4,4);imshow(x3,[0 10])title('傅里叶反变换');DCT变换、反变换I=rgb2gray(X);subplot(1,3,1);imshow(I);title('原图');subplot(1,3,2);J=dct2(I);imshow(log(abs(J)),[0 20]);title('二维离散余弦变换');subplot(1,3,3);K=idct2(J)/20;imshow(K,[0 20]);title('二维离散反余弦变换');利用DCT变换压缩图像I=imread('19.jpg');A=rgb2gray(I);B=DCT2(A);B(abs(B)<0.1)=0;C=idct2(B)/255;figure,subplot(1,3,1);imshow(A);title('原图');subplot(1,3,2);imshow(B);title('二维离散余弦变换频谱图');subplot(1,3,3);imshow(C);title('压缩后图像');实验三图像增强（一）灰度图像增强（1）线性变换法clc;clear all;I=imread('19.jpg');A=rgb2gray(I);colormap;imshow(A);%设置图像倒数参数j=imadjust(A,[0 1],[1 0],1.5);figure;subimage(j)(2)灰度图像的非线性变换（之对数）I=imread('19.jpg');colormapimshow(I)J=double(I);J=45*log(J+1);I=uint8(J);figure,subimage(J)(二)直方图校正直方图均衡I=imread('19.jpg');B=rgb2gray(I);imshow(B,[40 255]);figure,imhist(B)title('直方图')J=imadjust(B,[0.15 0.9],[0 1]); figure,imhist(B,64)title('均衡直方图')滤波I=imread('19.jpg');figure,B=rgb2gray(I);C=imnoise(B,'salt & pepper',0.02);D=imfilter(B,fspecial('average',3)); E=medfilt2(B);subplot(1,3,2)imshow(D)title('均值滤波')subplot(1,3,3)imshow(D)title('中值滤波')subplot(1,3,1)imshow(C)title('加入椒盐噪声图像')锐化处理I=imread('19.jpg');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');实验四放缩A=imread('19.jpg');imshow(A);title('原图')B=imresize(A,2)figure,imshow(B);title('二倍图')C=imresize(A,0.5)figureimshow(C)title('二分之一图')旋转A=imread('19.jpg');figuresubplot(1,4,1),imshow(A);title('原图像')B=imrotate(A,30,'nearest');subplot(1,4,2),imshow(uint8(B));title('旋转30度图像')C=imrotate(A,45,'nearest');subplot(1,4,3),imshow(uint8(C));title('旋转45度图像')D=imrotate(A,60,'nearest');subplot(1,4,4),imshow(uint8(D));title('旋转60度图像')镜像A1=imread('19.jpg');A1=double(A1);Figure，subplot(1,4,1),imshow(uint8(A1));H=size(A1);title('原像')A2(1:H(1),1:H(2),1:H(3))=A1(H(1):-1:1,1:H(2),1:H(3));%垂直镜像subplot(1,4,2),imshow(uint8(A2));title('垂直镜像')A3(1:H(1),1:H(2),1:H(3))=A1(1:H(1),H(2):-1:1,1:H(3));%水平镜像subplot(1,4,3),imshow(uint8(A3));title('水平镜像')A4(1:H(1),1:H(2),1:H(3))=A1(H(1):-1:1,H(2):-1:1,1:H(3));%对角镜像subplot(1,4,4),imshow(uint8(A4));title('对角镜像')剪切A1=imread('19.jpg');A2=imcrop(A1,[75 68 100 110]);figuresubplot(1,2,1),imshow(A1);title('原像')subplot(1,2,2),imshow(A2);title('剪切后像')实验五阈值分割A=imread('19.jpg');figuresubplot(1,4,1),imshow(A);title('原图像')B=im2bw(A,91/255);subplot(1,4,2),imshow(B);title('阈值91的图像')C=im2bw(A,71/255);subplot(1,4,3),imshow(C);title('阈值71的图像')D=im2bw(A,140/255);subplot(1,4,4),imshow(D);title('阈值140的图像')边缘检测I=imread('19.jpg');A=rgb2gray(I);figuresubplot(1,4,1),imshow(A);title('原图像')B=edge(A,'sobel',0.1);%edge边缘检测函数subplot(1,4,2),imshow(B);title('sobel算子检测')C=edge(A,'roberts',0.1);%0.1为门限subplot(1,4,3),imshow(C);title('roberts算子检测')D=edge(A,'prewitt',0.1);subplot(1,4,4),imshow(D);title('prewitt算子检测')所谓数字图像处理[7]就是利用计算机对图像信息进行加工以满足人的视觉心理或者应用需求的行为。
实验一用MATLAB实现图像的傅里叶变换1. 目的（1）掌握二维傅里叶变换的原理。
（2）掌握二维傅里叶变换的性质。
2. 任务（1）选择一幅灰度图像，对其进行离散傅立叶变换，观察其离散傅立叶的频谱。
（2）通过零填充改变图像的大小，对其进行离散傅立叶变换，观察其离散傅立叶的频谱，分析零填充对傅里叶变换频率分辨率的影响。
（3）对选取的灰度图像进行离散傅里叶变换，并将频谱的零频率部分由左上角平移到频谱中心，观察并分析频谱中各频率成分的分布。
（4）对选取的灰度图像旋转一定的角度，观察并分析灰度图像傅里叶频谱和旋转后图像的傅里叶频谱之间的对应关系。
3. 思考题举例说明二维傅里叶变换的应用。
答：傅立叶变换是一种非常有用的积分变换，它能把时域信息变换到频域信息进行处理。
这里我们主要讲二维傅立叶变换在图像处理中的应用。
4. 实验结果：实验二用MATLAB实现图像增强1. 目的（1）掌握图像增强的基本原理。
（2）掌握常用的图像增强技术。
（1）选择一幅直方图不均匀的灰度图像，对该图像做直方图均衡化处理，观察并分析直方图均衡化前、后图像以及它们的灰度直方图的变化。
（2）选择一幅灰度图像，利用邻域平均法对它进行滤波，观察并分析滤波器的大小对滤波结果的影响。
（3）选择一幅灰度图像，对它添加椒盐噪声，然后分别利用邻域平均和中值滤波对该图像进行滤波，比较这两种滤波器的滤波效果。
（4）选择一幅灰度图像，分别利用拉普拉斯滤波器和sobel滤波器对该图像进行锐化，比较这两种滤波器的锐化效果。
3. 思考题直方图均衡化处理的主要步骤是什么？答：直方图均衡化的基本思想是把原始图的直方图变换为均匀分布的形式，这样就增加了象素灰度值的动态范围从而可达到增强图像整体对比度的效果。
设原始图像在(x，y)处的灰度为f，而改变后的图像为g，则对图像增强的方法可表述为将在(x，y)处的灰度f映射为g。
在灰度直方图均衡化处理中对图像的映射函数可定义为:g = EQ (f)，这个映射函数EQ(f)必须满足两个条件(其中L为图像的灰度级数): (1)EQ(f)在0≤f≤L-1范围内是一个单值单增函数。
一、实验目的与要求1. 目的通过本实验，使学生了解数字图像处理的基本概念、方法和算法，掌握MATLAB 软件在图像处理方面的应用，提高学生分析问题和解决问题的能力。
2. 要求（1）熟悉MATLAB软件的基本操作。
（2）了解数字图像处理的基本概念和常用算法。
（3）能够运用MATLAB实现图像处理的基本操作和算法。
二、实验内容与步骤1. 实验内容（1）图像读取与显示。
（2）图像的基本运算（如加、减、乘、除等）。
（3）图像的滤波处理。
（4）图像的边缘检测。
（5）图像的分割与标记。
2. 实验步骤（1）打开MATLAB软件，新建一个脚本文件。
（2）导入所需图像，使用imread()函数读取图像，使用imshow()函数显示图像。
（3）进行图像的基本运算，如加、减、乘、除等，使用imadd()、imsub()、imdiv()、imconcat()等函数。
（4）对图像进行滤波处理，如使用均值滤波、中值滤波等，使用imfilter()函数。
（5）进行图像的边缘检测，如使用Sobel算子、Canny算子等，使用edge()函数。
（6）对图像进行分割与标记，如使用区域生长、阈值分割等方法，使用watershed()函数。
（7）对实验结果进行分析和讨论，总结实验心得。
三、实验注意事项1. 严格遵循实验步骤，确保实验的正确进行。
2. 合理选择参数，如滤波器的尺寸、阈值等。
3. 注意图像数据类型的转换，如浮点型、整型等。
4. 保持实验环境的整洁，避免误操作。
四、实验评价1. 评价内容（1）实验步骤的完整性。
（2）实验结果的正确性。
2. 评价标准（1）实验步骤完整，得分20分。
（2）实验结果正确，得分30分。
总分100分。
五、实验拓展1. 研究不同滤波器对图像滤波效果的影响。
2. 尝试使用其他图像分割算法，如基于梯度的分割方法、聚类分割方法等。
3. 探索图像处理在其他领域的应用，如计算机视觉、医学影像处理等。
六、实验一：图像读取与显示1. 实验目的掌握MATLAB中图像的读取和显示方法，熟悉图像处理的基本界面。
《数字图像处理实验报告》实验一图像的增强一.实验目的1.熟悉图像在MATLAB下的读写、输出；2.熟悉直方图；3.熟悉图像的线性指数等；4.熟悉图像的算术运算和几何变换。
二.实验仪器计算机、MATLAB软件三.实验原理图像增强是指根据特定的需要突出图像中的重要信息，同时减弱或去除不需要的信息。
从不同的途径获取的图像，通过进行适当的增强处理，可以将原本模糊不清甚至根本无法分辨的原始图像处理成清晰的富含大量有用信息的可使用图像。
其基本原理是：对一幅图像的灰度直方图，经过一定的变换之后，使其成为均匀或基本均匀的，即使得分布在每一个灰度等级上的像素个数．f=H等或基本相等。
此方法是典刑的图像空间域技术处理，但是由于灰度直方图只是近似的概率密度函数，因此，当用离散的灰度等级做变换时，很难得到完全平坦均匀的结果。
频率域增强技术频率域增强是首先将图像从空间与变换到频域，然后进行各种各样的处理，再将所得到的结果进行反变换，从而达到图像处理的目的。
常用的变换方法有傅里叶变换、DCT变换、沃尔什-哈达玛变换、小波变换等。
假定原图像为f(x，y)，经傅立叶变换为F(u，v)。
频率域增强就是选择合适的滤波器H(u,v)对F(u,v)的频谱成分进行处理，然后经逆傅立叶变换得到增强的图像。
四.实验内容及步骤1.图像在MATLAB下的读写、输出；实验过程：>> I = imread('F:\image\624baf9dbcc4910a.jpg');figure;imshow(I);title('Original Image');text(size(I,2),size(I,1)+15, ...'IMG_20170929_130307.jpg', ...'FontSize',7,'HorizontalAlignment','right');Warning: Image is too big to fit on screen; displaying at 25% > In imuitools\private\initSize at 86In imshow at 196Original Image2.给定函数的累积直方图。
数字图像处理实验指导书目录实验一 MATLAB数字图像处理初步实验二图像的代数运算实验三图像增强-空间滤波实验四图像分割3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．图像间如何转化。
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。
将坐标值数字化成为取样；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，MATLAB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。
数字图像处理实验(MATLAB版)数字图像处理(MATLAB版)实验指导书(试用版)湖北师范学院教育信息与技术学院2009年4月试行目录实验一、数字图像获取和格式转换 2 实验二、图像亮度变换和空间滤波 6 实验三、频域处理7 实验四、图像复原9 实验五、彩色图像处理10１实验六、图像压缩11 实验七、图像分割13 教材与参考文献14２《数字图像处理》实验指导书实验一、数字图像获取和格式转换一、实验目的1掌握使用扫描仪、数码相机、数码摄像级机、电脑摄像头等数字化设备以及计算机获取数字图像的方法；2修改图像的存储格式；并比较不同压缩格式图像的数据量的大小。
二、实验原理数字图像获取设备的主要性能指标有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位数）、扫描幅面和接口方式等。
各类设备都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。
分辨率的单位是dpi，dpi是英文Dot Per Inch的缩写，意思是每英寸的像素点数。
扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启３动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。
为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD 上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。
至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过串行或者并行等接口送至计算机。
扫描仪每扫一行就得到原稿x方向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，在计算机内部逐步形成原稿的全图。
扫描仪工作原理见图1.1。
４图1.1扫描仪的工作原理在扫描仪的工作过程中，有两个元件起到了关键的作用。
一个是CCD，它将光信号转换成为电信号；另一个是A/D变换器，它将模拟电信号变为数字电信号。
数字图像处理(MATLAB版)实验指导书目录实验一、数字图像获取和格式转换 2 实验二、图像亮度变换和空间滤波 6 实验三、频域处理7 实验四、图像复原9 实验五、彩色图像处理10 实验六、图像压缩11 实验七、图像分割13《数字图像处理》实验指导书实验一、数字图像获取和格式转换一、实验目的1掌握使用扫描仪、数码相机、数码摄像级机、电脑摄像头等数字化设备以及计算机获取数字图像的方法；2修改图像的存储格式；并比较不同压缩格式图像的数据量的大小。
二、实验原理数字图像获取设备的主要性能指标有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位数）、扫描幅面和接口方式等。
各类设备都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。
分辨率的单位是dpi，dpi是英文Dot Per Inch的缩写，意思是每英寸的像素点数。
扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。
为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。
至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过串行或者并行等接口送至计算机。
扫描仪每扫一行就得到原稿x方向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，在计算机内部逐步形成原稿的全图。
扫描仪工作原理见图1.1。
图1.1扫描仪的工作原理在扫描仪的工作过程中，有两个元件起到了关键的作用。
一个是CCD，它将光信号转换成为电信号；另一个是A/D变换器，它将模拟电信号变为数字电信号。
CCD 是Charge Couple Device的缩写，称为电荷耦合器件，它是利用微电子技术制成的表面光电器件，可以实现光电转换功能。
CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。
CCD芯片上有许多光敏单元，它们可以将不同的光线转换成不同的电荷，从而形成对应原稿光图像的电荷图像。
数码相机的系统结构（见图1.2）数码相机的许多特殊部件，如图像传感器（CCD 或CMOS）、模/数转换器（A/D）、数字信号处理单元（DSP）、图像存储器、液晶显示器（LCD）以及输出控制单元（连接端口）等是传统胶片相机所没有的。
仔细分析一下数码相机的原理方框图，我们不难发现，数码相机的系统工作过程就是把光信号转化为数字信号的过程。
数码相机使用CCD电荷耦合器件这种光敏元件代代替胶卷感光成像。
光线通过透镜系统和滤色器（滤光器）投射到CCD光敏元件上，CCD元件将其光强和色彩转换为电信号记录到数码相机的存储器中，形成计算机可以处理的数字信号。
数码相机除了光学透镜系统外，其余几乎全由电子电路控制。
基本的信号处理过程非常简单。
由CCD送来的电信号通过A/D转换器转换为数字信号，然后送入具有信号处理能力的DSP（数字信号处理器）。
DSP处理工作量很大，一般都设计成专用的硬件。
信号进一步送给离散余弦变换部件DCT进行JPEG压缩，然后通过接口电路记录到位于最后一级的存储器。
图1.2 数码相机原理图数码摄像机的感光器件也即数码摄像机感光成像的部件，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号。
目前数码摄像机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。
电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。
CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。
当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。
互补性氧化金属半导体CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。
CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。
由两种感光器件的工作原理可以看出，CCD的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常高昂。
在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。
到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上，是否具有CCD感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一。
三、实验步骤1扫描仪、数码相机（手机）、数码摄像机或电子摄像头通过数据线与计算机的连接；2打开计算机，安装外部设备的驱动程序；3将数字图像获取设备中的图像复制进计算机，保存；4调整彩色图像的色彩；5将获得的图像的格式分别转换为“*.gif”、“*.tif”、“*.jpg”的格式保存，检查图像文件数据量的大小。
将图片保存或拷贝到MATLAB程序组根目录的“work”文件夹中，以便后面的实验做为“原图像”利用。
6记录和整理实验报告。
四、实验仪器1计算机；2扫描仪（或数码相机、数字摄像机等）及其驱动程序盘；3图像处理软件（画图,Photoshop, Microsoft photo edit等）；4记录用的笔、纸。
五、实验报告内容1叙述操作过程2提交用扫描仪扫描得到的图像。
六、思考题1试述数字图像获取设备的工作原理。
2你使用过图像获取设备有哪些。
实验二、图像亮（灰）度变换与空间滤波一、实验目的1了解图像亮（灰）度变换与空间滤波的意义和手段；2熟悉图像亮（灰）度变换与空间滤波的MA TLAB函数和语法；3熟练掌握应用MA TLAB软件编程进行图像亮（灰）度变换与空间滤波的方法；4参照课本和课堂教学的例题对图像进行图像亮（灰）度变换与空间滤波。
二、实验原理图像亮（灰）度变换与空间滤波属于在空间域内处理图像，是直接对图像的像素进行处理。
有两种重要的空间域处理方法，即亮度（或灰度级）变换与空间滤波，后一种方法有时称为邻域处理或空间卷积。
图像亮（灰）度变换采用MATLAB工具箱中的亮度变换函数、直方图处理函数等函数及其相应的语法格式对实验一生成的图像进行处理；空间滤波采用MATLAB工具箱中的标准（线性和非线性）空间滤波器对图像进行空间滤波处理。
三、实验步骤1打开计算机，安装和启动MA TLAB程序；程序组中“work”文件夹中应有待处理的图像文件；2利用MatLab工具箱中的函数、语法，参照课本和课堂讲解的例题对图像进行图像亮（灰）度变换与空间滤波，并显示获得的图像；3记录和整理实验报告。
四、实验仪器1计算机；2 MA TLAB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。
六、思考题1．MA TLAB程序的IPT中有哪些图像亮（灰）度变换函数?写出函数的语法。
2．图像亮（灰）度变换与空间滤波有什么不同?实验三、频域处理实验目的1了解图像频域处理的意义和手段；2熟悉离散傅里叶变换的基本性质；3熟练掌握图像傅里叶变换的方法及应用；4通过实验了解二维频谱的分布特点；5通过本实验掌握利用MA TLAB的工具箱实现数字图像的频域处理。
一、实验原理傅里叶变换是线性系统分析的一个有力工具，它能够定量地分析诸如数字化系统、采样点、电子放大器、卷积滤波器、噪音和显示点等的作用。
通过实验培养这项技能，将有助于解决大多数图像处理问题。
对任何想在工作中有效应用数字图像处理技术的人来说，把时间用在学习和掌握博里叶变换上是很有必要的。
2图像变换的基本原理（1）傅立叶（Fourier）变换的定义对于二维信号，二维Fourier变换定义为：二维离散傅立叶变换为：图像的傅立叶变换与一维信号的傅立叶变换变换一样，有快速算法。
实际上，现在有实现傅立叶变换的芯片，可以实时实现傅立叶变换。
二、实验步骤1打开计算机，启动MA TLAB程序；程序组中“work”文件夹中应有待处理的图像文件；2调入“实验一”中获取的数字图像，应用IPT函数（参照例题）进行图像频域处理；3显示原图像与频域处理后的图像及频谱图。
4记录和整理实验报告三、实验仪器1计算机；2 MA TLAB程序；3移动式存储器（软盘、U盘等）。
4记录用的笔、纸。
四、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。
五、思考题1．叙述对数字图像进行DFT处理的原理。
2．通过对图像进行频域处理可以使图像产生什么样的变化？3.如何从空间滤波器获得频域滤波器？4.如何在频域中直接生成频域滤波器实验四、图像复原一、实验目的1、了解图像复原的原理；2、掌握常用图像复原方法。
二、实验原理1.分析不同条件下图像退化成因和处理方法；2.根据退化的数学模型对退化图像进行处理，复原原始图像。
三、实验步骤1打开计算机，启动MA TLAB程序；2调入“实验一”中获取的数字图像，应用IPT的函数对图像作模糊化和添加噪声处理；3 参照课本和课堂讲解的例题中的方法对退化的图像进行复原。
4记录和整理实验报告四、实验仪器1计算机；2 MA TLAB（含IPT）等程序；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、退化图像和复原图像。
六、思考题1．常见的图像退化模型有哪些种类？2．不同的PSF对复原效果有什么影响？实验五、彩色图像处理一、实验目的1、了解彩色空间的基本概念及转换原理；2、熟悉MATLAB中彩色图像的表示方法；3、使用MatLab函数实现各类彩色空间的转换；4、使用MatLab函数实现各种图像类型的转换；二、实验原理(1)利用MATLAB的IPT进行彩色图像的读、写和显示；(2)颜色空间的基本概念；(3)颜色空间包括某个颜色域的所有颜色，实验中采用的颜色模型有NTSC、HSV、YcbCr模型等。
