(2016版)图像处理实验2郭振军

实验三、图像压缩编码技术一、实验目的1、理解有损压缩和无损压缩的概念；2、理解图像压缩的主要原则和目的；3、了解几种常用的图像压缩编码方式；4、利用MATLAB程序进行图像压缩编码。

二、实验原理1、图像压缩原理图像压缩主要目的是为了节省存储空间，增加传输速度。

图像压缩的理想标准是信息丢失最少，压缩比例最大。

不损失图像质量的压缩称为无损压缩，无损压缩不可能达到很高的压缩比；损失图像质量的压缩称为有损压缩，高的压缩比是以牺牲图像质量为代价的。

压缩的实现方法是对图像重新进行编码，希望用更少的数据表示图像。

信息的冗余量有许多种，如空间冗余，时间冗余，结构冗余，知识冗余，视觉冗余等，数据压缩实质上是减少这些冗余量。

高效编码的主要方法是尽可能去除图像中的冗余成分，从而以最小的码元包含最大的图像信息。

编码压缩方法有许多种，从不同的角度出发有不同的分类方法，从信息论角度出发可分为两大类。

（1）冗余度压缩方法，也称无损压缩、信息保持编码或熵编码。

具体说就是解码图像和压缩编码前的图像严格相同，没有失真，从数学上讲是一种可逆运算。

（2）信息量压缩方法，也称有损压缩、失真度编码或烟压缩编码。

也就是说解码图像和原始图像是有差别的，允许有一定的失真。

应用在多媒体中的图像压缩编码方法，从压缩编码算法原理上可以分为以下3类：（1）无损压缩编码种类哈夫曼（Huffman）编码，算术编码，行程（RLE）编码，Lempel zev编码。

（2）有损压缩编码种类预测编码，DPCM，运动补偿；频率域方法：正交变换编码(如DCT)，子带编码；空间域方法：统计分块编码；模型方法：分形编码，模型基编码；基于重要性：滤波，子采样，比特分配，向量量化；（3）混合编码。

有JBIG，H.261，JPEG，MPEG等技术标准。

本实验主要利用MATLAB程序进行赫夫曼（Huffman）编码和行程编码（Run Length Encoding， RLE）。

三、实验内容1、实现基本JPEG的压缩和编码分三个步骤：（1）首先通过DCT变换去除数据冗余；（2）使用量化表对DCT系数进行量化；（3）对量化后的系数进行Huffman编码。

图像处理实验报告格式一、封皮的填写：（1）实验课程名称：图像处理（2）实验名称：按顺序填写图像的二维离散傅立叶变换、图象的增强、图像二值化（3）年月：二、纸张要求：统一采用A4大小纸张，左侧装订，装订顺序与实验顺序一致。

三、书写要求：（1）报告除实验图像可以打印外，其余均须手写。

（2）实验图像及结果图像可以打印，图像均位于实验结果与分析部分，图像打印于纸张上部，下部空白处手写实验分析。

（3）报告中图要有图序及名称，表要有表序及名称，每个实验的图序和表序单独标号，具体格式参照毕业设计手册。

不合格者扣除相应分数。

（4）每个实验均需另起一页书写。

四、关于雷同报告：报告上交后，如有雷同，则课程考核以不及格处理。

五、报告撰写格式及实验内容如下：实验一图像的二维离散傅立叶变换一、实验目的掌握图像的二维离散傅立叶变换以及性质二、实验要求1)建立输入图像，在64⨯64的黑色图像矩阵的中心建立16⨯16的白色矩形图像点阵，形成图像文件。

对输入图像进行二维傅立叶变换，将原始图像及变换图像（三维、中心化）都显示于屏幕上。

2)调整输入图像中白色矩形的位置，再进行变换，将原始图像及变换图像（三维、中心化）都显示于屏幕上，比较变换结果。

3)调整输入图像中白色矩形的尺寸（40⨯40，4⨯4），再进行变换，将原始图像及变换图像（三维、中心化）都显示于屏幕上，比较变换结果。

三、实验仪器设备及软件HP D538、MATLAB四、实验原理以自己的语言结合课堂笔记进行总结，要求过程推导清晰明了。

五、实验步骤及程序实验步骤、程序流程、实验源程序齐全（全部手写）六、实验结果与分析实验二图像的增强一、实验目的1)掌握在计算机上进行直方图统计，以及直方图均衡化、线性变换的图像增强的方法2)掌握在计算机上进行图象平滑、图象锐化特别是中值滤波平滑及拉普拉斯算子锐化的方法二、实验要求1)显示图像（cameraman.tif）及灰度直方图。

2)对指定图像（cameraman.tif）进行直方图均衡化和线性变换，将原始图像及增强后的图像都显示于屏幕上，比较增强的效果。

实验二遥感图像的几何校正与镶嵌实验报告实验目的：通过本实验熟练操作遥感图像处理的专业软件进行基础图像处理，包括图像几何校正、镶嵌等。

实验容：1、熟悉图像几何校正、镶嵌的基本原理；2、学习图像几何校正具体操作；3、学习图像镶嵌正具体操作。

本实验的图像几何校正是通过“像图配准”的方式获取地面控制点的方里网坐标的，并对传统的从纸质地形图上量算坐标的方法进行改进，利用Auto CAD或Photoshop等软件从扫描后的电子地形图上直接量算坐标。

实验步骤：第一步、熟悉图像几何校正、镶嵌的基本原理第二步、图像几何校正运行PCI，选择GCPWorks模块，在Source of GCPs选择User Entered Coordinates（用户输入投影坐标系统），点击Accept后，弹出校正模块：选择第一项加载需要校正的图像（由实验一方法导出的125-42.pix）->点击Default->Load & Close->得到下图：选择第二项，选择Other确定投影系统：注意输入6度带的中央经度与向东平移500公里（500000米）：点击Earth Model确定地球模型：点击Accept：选择第三项采集地面控制点。

在采集地面控制点之前，利用Photoshop软件打开扫描后的电子地形图。

分别在遥感图像和地形图中找到一个同名点，如下图（可以用放大遥感图）。

然后在地形图中量算出该点的坐标，精确到米，X坐标为6位（要去掉2位6度带的带号），Y坐标7位（运用测出）。

再将坐标输入到GCP编辑窗口中，并点击Accept as GCP接受为一个控制点。

用同样的方法采集更多的地面控制点。

注意：前三个点不显示误差，从第四个点开始才出现误差。

一般要求选择15个以上控制点，并且各点的误差<1个像元，将误差过大的点删除，直到误差<1个像元为止。

最后，关闭GCP编辑窗口，选择第五项（如果对整个图像进行几何校正，则第四项可以省略），执行几何校正。

实验一图像变换（验证性）1.实验目的熟悉图像的二维离散余弦变换和反变换；熟悉图像的二维离散傅立叶变换和反变换；2.实验内容图像的二维离散余弦变换和反变换及二维离散傅立叶变换和反变换熟悉下列模块函数:rgb2gray - Convert RGB image or colormap to grayscale.uint8 -Convert to unsigned 8-bit integer.dct2 - Compute 2-D discrete cosine transform.idct2 - Compute 2-D inverse discrete cosine transform.fft2 -Two-dimensional discrete Fourier Transformfftshift - Shift zero-frequency component to center of spectrumifftshift - Inverse fftshiftifft2 - Two-dimensional inverse discrete Fourier transform3.原理傅立叶变换是对线性系统进行分析的一个有力工具，它将图像从空域变换到频域，是我们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、噪声、显示点等的作用（效应）。

把傅立叶变换的理论同其物理解释相结合，将有助于解决大多数图像处理问题。

在数字图像处理中，输入图像和输出图像通常都是二维的，一般表示成二维数字矩阵，因此，这里直接讨论二维傅立叶变换、二维DFT、二维FFT。

二维M×N的DFT变换和逆DFT变换分别定义如下∑∑-=-=--=101)/2()/2(),(),(M i N k nk N j mi M j e e k i f n m F ππ其中，m=0，1，…，M-1；n=0，1，…，N-1。

∑∑-=-==1010)/2()/2(),(1),(M m N n nk N j miM j e en m F NMk i f ππ其中，m=0，1，…，M-1；n=0，1，…，N-1。

遥感图像处理实验报告班级 11资环姓名学号实验专题实验室 F楼机房成绩评定教师签字专题一: DEM图像进行彩色制图 (2)（叙述制图过程并把自己处理结果加载到本文档里）专题二: TM与SPOT数据融合 (3)（叙述该过程并处理结果加载到本文档里。

注意用两种方法融合的过程）专题三: 航片的配准与镶嵌 (4)（叙述该过程并处理结果加载到本文档）专题四: 切取某研究区域的操作 (5)（具体要求：卫星影象叠加, 选择其中三波段彩色合成, 采用ROI切取研究区）专题五: 地图制图的方法 (6)（主要是快速制图。

并任选一样例加载制图后结果）专题六: 使用ENVI进行三维曲面的浏览与飞行 (7)（叙述该过程并处理结果加载到本文档里）专题七: 监督分类试验（任选一种监督分类方法, 并叙述 (8)（其过程将其结果加载到本档里）。

实验专题: 专题一: DEM图像进行彩色制图1.加载一幅DEM的灰度图像, 使用系统默认的IDL颜色表来调整屏幕的颜色表。

2.给生成的彩色图像添加图名、格网、比例尺、灰度条、等高线及数值等信息。

3、调整位置, 保存图像。

结果如下图1、实验专题: 专题二: TM与SPOT数据融合2、主图象窗口选择Transform > Image Sharpening > HSV, 从一个打开的彩色图像中选择三个波段进行变换。

3、对原DEM图像进行拉伸处理。

3.将HSV图像重新转换为RGB图像。

分别对应H-R,S-G,拉伸图像-B。

4.加载最终图像, 并保存结果。

结果如图所示:1、实验专题: 专题三: 航片的配准与镶嵌2、加载两幅图像, 其中一幅作为base image, 一幅作为warp image。

3、在主菜单Registration里的Select GCP(Ground Control Points)来选择地面控制点, 并调整误差。

4、执行图像—地图配准。

5、图像镶嵌。

执行Map> Mosaicking > Pixel Based。

实验二图像增强处理实习报告1.实验目的和内容1.1.实验目的掌握图像合成和显示增强的基本方法，理解存储的图像数据与显示的图像数据之间的1.2.实验要求熟练根据图像中的地物特征进行图像合成显示、拉伸、图像均衡化等显示增强操作。

理解直方图的含义，能熟练的利用直方图进行多波段的图像显示拉伸增强处理。

1.3.软件和数据ENVI 软件。

TM 图像数据。

上次实验合成后的图像数据文件AA。

1.4.实验内容图像的彩色合成显示图像的基本拉伸方法图像均衡化方法图像规定化2.实验过程通过合成和拉伸增强显示图像中的信息。

2.1.图像合成图像合成方法：伪彩色合成、彩色合成两种方式。

其中彩色合成包括：真彩色合成、假彩色合成、模拟真彩色合成。

操作：使用（4，3，2）进行RGB 合成显示图像。

图像窗口为#1。

移动图像窗口的红色选框到玄武湖，将光标十字放在红框内，双击，显示光标位置窗口。

该窗口中出现了Scrn 和Data，二者后面的RGB 的值是不同的。

2.1.1伪彩色合成在新的窗口显示第4 波段图像，窗口为#2。

操作：菜单：窗口菜单Tools-Color Mapping-Density slice…，选择Band 4，确定。

在“Density Slice”窗口中，点击“应用”按钮，窗口#2 的图像变成了彩色。

设置默认的分级数为3 个：在“Density Slice”窗口，点击Options-Set number of default range,输入3，确定。

点击Options-Apply default range，点击Apply 按钮。

查看窗口#2 内的变化。

重复上面步骤，设置分级数为10，查看图像的变化。

基本的特征是：长江是绿色的，玄武湖是红色的。

在新的窗口显示波段4，窗口编号为#3。

菜单：窗口菜单Tools-Color Mapping-ENVI Color table…依次点击Color Tables 下的颜色方案列表，查看#3 图像的变化。

实验报告（理工类）2011 至2012 学年度第一学期课程名称图像处理系别班级10土木建筑系建筑学班学号**********姓名陈孝飞授课教师周艳艳指导教师周艳艳实验项目一：奥运五环的制作同组者：无填写日期：2011.12.14实验日期：2011.11.20别选择黄色和绿色环向下拉形成奥运五环形状6.选择蓝色图层，点击工具箱路径选择工具，右击蓝色图层建立区域再确定，再反向（菜单栏的反向或者ctrl+shift+i），选择黄色图层，添加图层蒙版，把前后景色设置为白和黑，运用画笔工具轻轻绘一下蓝色和黄色左下角交接的地方，这时两个环已经连接套在一起了7.（两两环套在一起跟上面同理）选择黄色图层，选择反向（ctrl+shift+i）此图层，再选择黑色图层。

添加图层蒙版，运用画笔工具把黄黑色环上面交接地方轻轻绘一下，因此黄黑两环也套在了一起了。

8，运用黑色图层，选择反向（ctrl+shift+i）此图层，再选择绿色图层，添加图层蒙版。

运用画笔工具把黑绿色环下面交接地方轻轻绘一下，因此绿黑两环也套在了一起了。

9.选择绿色图层，，选择反向（ctrl+shift+i）此图层，再选择红色图层，添加图层蒙版。

运用画笔工具把绿红色环下面交接地方轻轻绘一下，因此绿红色也套在了一起了。

现在的奥运五环就这样做好了。

一、实验结果分析（可另加附页）通过这次的奥运五环制作，可以初步了解到在制作一个较为简单的图像的时候，图像中的图层和蒙版的重要性。

以及运用这些工具对我们制作出图像的必要性。

都离不开这样的过程。

对于这次的奥运五环的制作，其实还是有不同的方法来实验项目二：一寸证件照同组者：无填写日期：2011.12.14实验日期：2011.11.20工具】按住Alt 键再进行选择将该处选区减去。

6.得到人像选区。

使用【反选】命令反选选区，并使用【收缩】命令稍微收缩选区，得到人物头像的选区。

7.羽化选区。

为使交界更加自然，使用【羽化】命令稍微羽化选区。

实验三：文件大小的计算
一、实验目的：利用ENVI4.2软件计算文件的大小。

二、实验的详细步骤及图示如下：
（一）选择已经打开的原始文件
（二）点击窗口中的header.dat
（三）点击Edit Header出现计算界面
（三）利用公式：图像文件大小＝图像行数×图像列数×每
个像素的字节数×波段数×辅助参数，故图像文件大小＝6727×5733×6＝231395346
三、实验结束，已经计算出了图像的大小。

实验四：文件的保存
一、实验目的：利用软件ENVI4.2将载入的假彩色（4，3，2）波
段合成并保存成Image文件。

一、实验的详细步骤及图示如下：
（一）按照文件的打开操作，打开文件。

（二）选择合成方法，按照4,3,2合成图像
（四）合成后点击load RGB,预览合成的图像。

（五）点击File菜单中的Save File as
(六）点击其中的ERDAS IMAGINE
(七）双击文件
（八）选择路径并保存
三、实验结束。

实验一常用MATLAB图像处理命令一、实验目得1、熟悉并掌握ＭAＴLＡB工具得使用;2、实现图像得读取、显示、代数运算与简单变换。

二、实验环境MAＴLAB ６。

５以上版本、ＷIN XP或WＩN2000计算机三、常用函数●读写图像文件1 imrｅadimreａd函数用于读入各种图像文件,如:ａ=imread(＇ｅ:\ｗ0１。

tif')2 imｗrｉtｅiｍｗriｔe函数用于写入图像文件,如:imｗrｉtｅ(a,’e:＼w02。

ｔif’,’tｉf')３imfiｎｆｏimfｉnｆｏ函数用于读取图像文件得有关信息,如:ｉmfｉnfo('e:\ｗ０1、tif’)●图像得显示1imａｇeｉmagｅ函数就是MATLAB提供得最原始得图像显示函数,如:ａ=[1,2,3,4;４,5,6,７;８,9,10,１１,1２］;imaｇｅ(a);2 imsｈowimshow函数用于图像文件得显示,如:i＝ｉmreａｄ('e:＼w0１、tiｆ');iｍshow(ｉ);tiｔｌe(‘原图像’)％加上图像标题3 cｏlｏrbaｒｃolorbａr函数用显示图像得颜色条,如:i＝imread(’e:\w01。

ｔif');iｍshow(i);ｃｏｌoｒbar;4 fｉｇurefｉgure函数用于设定图像显示窗口,如:fｉｇｕrｅ(1); /fiｇure(2);5 suｂｐｌoｔ把图形窗口分成多个矩形部分,每个部分可以分别用来进行显示、Ｓubpｌｏｔ(m,n,ｐ)分成ｍ＊ｎ个小窗口,在第ｐ个窗口中创建坐标轴为当前坐标轴,用于显示图形、6 ｐｌoｔ绘制二维图形pｌｏt(y)Plot(ｘ,ｙ)ｘy可以就是向量、矩阵。

图像类型转换１ｒgb２gray把真彩图像转换为灰度图像i=ｒgb2gｒａｙ(ｊ)2 iｍ２bw通过阈值化方法把图像转换为二值图像I=im2bw(ｊ,lｅvel)Lｅｖel表示灰度阈值,取值范围０～１(即0.n),表示阈值取自原图像灰度范围得n%3 imresize改变图像得大小Ｉ=imrｅsize(j,［m n］)将图像j大小调整为m行ｎ列图像运算１ｉmadd两幅图像相加,要求同样大小,同种数据类型Z＝imadd(x,y)表示图像x＋ｙ2 imsｕbstraｃt两幅图像相减,要求同样大小,同种数据类型Z=imsubｔract(x,ｙ) 表示图像ｘ-y3 immultiｐlｙZ=iｍmulｔｉplｙ(x,y) 表示图像x＊y4 imdivｉｄeZ=ｉmdｉvidｅ(ｘ,y) 表示图像x/y四、实验内容(请将实验程序填写在下方合适得位置,实验图像结果拷屏粘贴)1、读入一幅RGＢ图像,变换为灰度图像与二值图像,并在同一个窗口内分成三个子窗口来分别显示ＲGＢ图像与灰度图像,注上文字标题。

实验三 图像处理-实战练习图形图像作为一种视觉媒体，很久以前就已经成为人类信息传输、思想表达的重要方式之一。

要处理图像，首先要对其进行数字化，然后再对其进行各种处理。

图像处理需要两方面知识：其一，图像美学，是图像处理的指导思想；其二，图像处理软件使用方法，是图像处理的应用工具。

通过本章实验，使读者了解图像美学的重要性，认识图像处理软件的基本功能，掌握图像处理的基本技术手段。

1. 实验目的(1) 了解图像的基本概念，图像采样和量化的基本原理。

(2) 建立图像处理的正确概念，强化图像美学的设计理念：图像的真实性、图像的内涵和图像的选材。

(3) 了解图像处理软件Photoshop的主要功能。

(4) 掌握图像处理软件Photoshop的图像处理手段。

2. 实验内容(1) 设置Photoshop的工作状态，提高图像处理效率。

(2) 图层练习。

包括：●认识图层、观看图层、删除图层、移动图层、图层锁定操作●图层叠放位置、图层整体关系、图层渗透关系(3) 剪贴板练习。

包括：●一般合成图像●特殊效果合成图像(3) 效果滤镜练习。

包括：●光晕效果、油画效果、柔化效果、抽象效果(4) 作品一：准备三个RGB图像，把三者合成在一起，并添加合适的文字。

包括：●图像素材自由选取，但要注意图像的真实和内涵●在图像合成时，要求至少两个图层设置不透明度●在添加文字时，要求具有立体效果和阴影效果●要求使用两种或以上的滤镜对图像进行加工；注意效果为主题服务●保存一个保留图层的文件●保存一个TIF格式的文件(5) 作品二：准备两个真彩色图像，利用蒙板功能把二者合成在一起。

包括：●选取一个人物素材，一个风光素材●对人物素材进行蒙板处理，再合成到风光素材中；注意使自己制作的作品有寓意(6) 作品三：制作美术字。

包括：●设置背景色为红色；设置前景色选择R：255、G：255、B：0，即黄色1●用文本工具输入文字●单击图层面板上的小三角处，选择“拼合图层”●选取椭圆形工具图层，在图上选出一圆形区域，将文字包围●选择“滤镜/扭曲/球面化”，设置“数据”参数为100%●选择“滤镜/渲染/光照效果”，调整灯光种类、个数及灯光参数，以产生立体效果●选择“滤镜/渲染/镜头光晕”，镜头类型选择50mm~300mm变焦，亮度设为160%●美术字完成，观察其效果●保存JPEG格式的文件3. 实验要求按照下面要求提交文件：(1) 作品一：合成三个RGB图像，并添加合适文字后的PSD文件和TIF文件，依次命名为：实验3-1-姓名.PSD，实验3-2-姓名.TIF。