空域图像增强实验报告

实验三空域图像增强一、实验目的与要求1、掌握灰度直方图的概念及其计算方法；2、熟练掌握直力图均衡化和直方图规定化的计算过程；3、熟练掌握空域滤波中常用的平滑和锐化滤波器；4、掌握色彩直方图的概念和计算方法5、利用MATLAB程序进行图像增强。

二、实验内容与步骤1、图像的直方图与直方图均衡方法a. 从硬盘加载cameraman.tif图象(using function imread).b. 显示图象.c. 显示图象的直方图(using function imhist).d. 用直方图均衡方法进行图象增强.e. 对处理后的图象显示其直方图.f. 比较图象的质量并且进行讨论.代码如下：I=imread(‘原图像名.gif); % 读入原图像J=histeq(I); %对原图像进行直方图均衡化处理Imshow(I); %显示原图像Title(‘原图像’); %给原图像加标题名Figure；imshow(J); %对原图像进行屏幕控制；显示直方图均衡化后的图像Title(‘直方图均衡化后的图像’) ; %给直方图均衡化后的图像加标题名Figure; subplot(1,2,1) ;%对直方图均衡化后的图像进行屏幕控制；作一幅子图作为并排两幅图的第1幅图Imhist(I,64); %将原图像直方图显示为64级灰度Title(‘原图像直方图’) ; %给原图像直方图加标题名Subplot(1,2,2); %作第2幅子图Imhist(J,64) ; %将均衡化后图像的直方图显示为64级灰度Title(‘均衡变换后的直方图’) ; %给均衡化后图像直方图加标题名从处理前后的图像可以看出，许多在原始图像中看不清楚的细节在直方图均衡化处理后所得到的图像中都变得十分清晰。

2、对图象加入躁声，改变噪声参数（均值、方差或比例），比较其影响。

使用3x3或7x7的均值滤波器、中值滤波器对不同强度的高斯噪声和椒盐噪声，进行滤波处理；能够正确地评价处理的结果；能够从理论上作出合理的解释。

图像处理的MATLAB 实现实验一 空域图像增强一、实验目的（1）掌握基本的空域图像增强方法，观察图像增强的效果，加深理解；（2）了解空域平滑模板的特性及其对不同噪声的影响；（3）了解空域锐化模板的特性及其对边缘的影响。

二、实验内容（1）直方图处理：直方图均衡（2）空域平滑：均值滤波、中值滤波；三、实验要求（1）用matlab 语言进行仿真实验；（2）递交实验报告，要求给出实验原理、源程序、实验结果及分析。

四、具体实验内容及要求4.1 实验内容4.1.1 直方图均衡（1）读入原图像pollen.png 并显示原图像以及直方图（2）对原图像进行直方图均衡处理（3）显示均衡后图像以及直方图。

4..1.2 图像空域平滑（1）读入原图像lena.bmp 并显示；（2）对原图像分别添加高斯噪声和椒盐噪声，并显示加噪图像；（3）采用均值滤波进行去噪处理，并显示去噪图像；（4）采用中值滤波进行去噪处理，并显示去噪图像。

4.1.3 空域锐化（1）读入原图像bridge.gif 并显示；（2）采用sobel 算子对图像进行处理，并显示结果；（3）尝试采用其他锐化模板进行处理。

4.2 实验原理4.2.1 直方图均衡实验原理对图像像素个数多的灰度级进行展宽，而对图像中像素个数少的灰度级进行压缩。

而且，输入灰度级r 与输出灰度级s 的概率密度函数()r p r 和()s p s 有如下关系()()ds dr r p s p r s = 积分形式如下()()()dw w p L r T s rr ⎰-==01 4.2.2 图像滤波 （1）、椒盐噪声的中值滤波由于椒盐噪声的出现使该点的像素比周围的亮或暗许多，如果在某个模板中，对像素由小到大重新排列，那么最暗或最亮的点一定被排在两侧，取模板中间位置的灰度值像素代替待处理图像像素的灰度值，从而达到滤除噪声的目的。

（2）、高斯噪声的均值滤波均值滤波是一种空域线性的滤波方法，用像素邻域内各像素的灰度平均值代替该像素原来的灰度值；均值滤波采用的是模板操作，将模板在图像中从左到右，从上到下的顺序移动将模板中心与每个像素重合；将模板中个系数与其对应的像素一并相乘，然后再经所有的结果一并相加；将上面相加的结果重新付给模板中心对应的像素点，那么该灰度值，就是经均值滤波后平滑后的灰度值。

实验三空域图像增强（灰度变换、直方图处理）一、实验目的1. 掌握灰度变换的基本原理。

2. 掌握直方图处理的基本原理。

3. 掌握Matlab中灰度变换和直方图处理的实现方法。

二、实验内容1. 灰度变换（直接正比变换）。

2. 灰度变换（截取式正比变换）。

3. 灰度变换（反比变换）。

4. 灰度变换（对比拉伸）。

5. 灰度变换（灰度切割）。

6. 灰度变换（对数变换）。

7. 灰度变换（幂次变换）。

8. 直方图处理（直方图均衡化）。

三、实验仪器、设备及材料1. 电脑一台（2G CPU、2GB RAM、50GB Disk及以上）。

2. Windows 2000 / Windows XP / Windows 7。

3. Matlab R2006b及以上版本。

4. 记录用的笔、纸。

四、实验原理1. 灰度变换灰度变换是一种点操作，根据原始图像中每个像素的灰度值，按照某种映射规则将其转化为另一灰度值。

其原理是将原图像f(x , y)中的每个像素的灰度按EH操作直接变换以得到目标图像g(x , y)。

若以s表示f(x , y)，以t表示g(x , y)，则灰度变换原理如下图所示：2. 直方图处理直方图变换可以清晰图像细节，突出目标物体，改善亮度比例关系，增强图像对比度。

直方图变换基于概率论。

直方图均衡化主要用于增强动态范围偏小的图像的反差。

其基本思想是把原图像的直方图转换为均匀分布的形式，增加像素灰度值的动态范围，增强图像整体对比度。

五、实验步骤1. 灰度变换（直接正比变换）(1) 程序源代码：close allclear15clcdisp('====E4_4_1.m====');I=imread('rice.png');subplot(3,3,1),imshow(I),ylabel('原图像');subplot(3,3,2),imhist(I);%方法1-系统函数J=imadjust(I,[40/255 204/255],[0 1]); %图像的最小灰度值为40，最大灰度值为204subplot(3,3,4),imshow(J),ylabel('变换图像(方法1)');subplot(3,3,5),imhist(J);%方法2-编程实现%把灰度值范围从[40,204]映射到[0,255]f0=0;g0=0; %分段曲线的第1个点f1=40;g1=0; %分段曲线的第2个点f2=204;g2=255; %分段曲线的第3个点f3=255;g3=255; %分段曲线的第4个点subplot(3,3,9),plot([f0,f1,f2,f3],[g0,g1,g2,g3]),xlabel('f'),ylabel('g'),axis([0 255 0 255]);%绘制变换曲线r1=(g1-g0)/(f1-f0); %曲线1的斜率b1=g0-r1*f0; %曲线1的截距r2=(g2-g1)/(f2-f1); %曲线2的斜率b2=g1-r2*f1; %曲线2的截距r3=(g3-g2)/(f3-f2); %曲线3的斜率b3=g2-r3*f2; %曲线3的截距[m,n]=size(I);K=double(I);for i=1:mfor j=1:nf=K(i,j);g(i,j)=0;if(f>=f0)&(f<=f1)g(i,j)=r1*f+b1; %曲线1的方程y=r1*x+b1elseif (f>=f1)&(f<=f2)g(i,j)=r2*f+b2; %曲线2的方程y=r2*x+b2elseif (f>=f2)&(f<=f3)g(i,j)=r3*f+b3; %曲线3的方程y=r3*x+b3endendendendend16subplot(3,3,7),imshow(uint8(g)),ylabel('变换图像(方法2)');subplot(3,3,8),imhist(uint8(g));(2) 观察并记录实验结果：作为实验报告的内容(3) 将“分段曲线的第2个点”更改为“f1=150;g1=0;”，观察并记录实验结果，分析产生该结果的原因：作为实验报告的内容。

实验报告课程名称数字图像处‎理导论专业班级_____‎_____‎_____‎姓名_____‎_____‎_____‎学号_____‎_____‎_____‎电气与信息‎学院和谐勤奋求是创新‎2.编写函数w‎ = genla‎p laci‎a n(n)，自动产生任‎一奇数尺寸‎n的拉普拉‎斯算子，如5×5的拉普拉‎斯算子w = [ 1 1 1 1 11 1 1 1 11 1 -24 1 11 1 1 1 14.采用不同的‎梯度算子对‎b lurr‎y_moo‎n.tif进行‎锐化滤波，并比较其效‎果。

[I,m ap]=im rea‎d('trees‎.tif');I=doubl‎e(I);subpl‎o t(2,3,1)imsho‎w(I,m ap);title‎(' Origi‎nal Im age‎');[Gx,Gy]=gradi‎e nt(I); % gradi‎e n t calcu‎l atio‎nG=sqrt(Gx.*Gx+Gy.*Gy); % matri‎xJ1=G; % gradi‎e nt1subpl‎o t(2,3,2)imsho‎w(J1,m ap);title‎(' Opera‎tor1 Im age‎');J2=I; % gradi‎e nt2 K=find(G>=7);J2(K)=G(K);subpl‎o t(2,3,3)im sho‎w(J2,m ap);title‎(' Opera‎tor2 Im age‎');J3=I; % gradi‎e n t3 K=find(G>=7);J3(K)=255;subpl‎o t(2,3,4)im sho‎w(J3,m ap);title‎(' Opera‎tor3 Im age‎');J4=I; % gradi‎e n t4 K=find(G<=7);J4(K)=255;subpl‎o t(2,3,5)im sho‎w(J4,m ap);title‎(' Opera‎tor4 Im age‎');J5=I; % gradi‎e nt5 K=find(G<=7);J5(K)=0;Q=find(G>=7);J5(Q)=255;subpl‎o t(2,3,6)im sho‎w(J5,m ap);title‎(' Opera‎tor5 Im age‎');5.自己设计锐‎化空间滤波‎器，并将其对噪‎声图像进行‎处理，显示处理后‎的图像；附录：可能用到的‎函数和参考‎结果**************报告里不能‎用参考结果‎中的图像1)采用3×3的拉普拉‎斯算子w = [ 1, 1, 1; 1 – 8 1; 1, 1, 1]滤波I=im rea‎d('moon.tif');T=doubl‎e(I);subpl‎o t(1,2,1),im sho‎w(T,[]);title‎('Origi‎n al Im age‎');w =[1,1,1;1,-8,1;1,1,1];K=conv2‎(T,w,'sam e');subpl‎o t(1,2,2)im sho‎w(K);title‎('Lapla‎cian Trans‎f orm a‎tion');图2.9 初始图像与‎拉普拉斯算‎子锐化图像‎2)编写函数w‎ = genla‎p laci‎a n(n)，自动产生任‎一奇数尺寸‎n的拉普拉‎斯算子，如5×5的拉普拉‎斯算子：w = [ 1 1 1 1 11 1 1 1 11 1 -24 1 11 1 1 1 11 1 1 1 1]funct‎i on w = genla‎p laci‎a n(5)%Com pu‎t es the Lapla‎c ian opera‎t orw = ones(n);x = ceil(n/2);w(x, x) = -1 * (n * n - 1);3)分别采用5‎×5，9×9，15×15和25‎×25大小的‎拉普拉斯算‎子对blu‎rry_m‎o on.tif进行‎锐化滤波，并利用式完‎成图像的锐‎化增强，观察其有何‎不同，要求在同一‎窗口中显示‎。

数字图像处理实验报告姓名：田蕾 学号：20091202098 专业：信号与信息处理 年级：09实验二 图像空域平滑滤波一、 实验目的理解图象锐化的概念，掌握常用空域锐化增强技术。

进一步加深理解和掌握图像锐化的原理和具体算法。

理解图象锐化增强的处理过程和特点。

二、 实验内容1、一阶微分锐化增强设计程序，分别实现Roberts 、Sobel 、Priwitt 算子的锐化处理。

观察处理前后图像效果，分析实验结果和算法特点。

2、拉普拉斯锐化增强设计程序，实现拉普拉斯图像和原始图像叠加的增强处理，即{22(,)(,)(,)(,)(,)f x y f x y f x y f x yg x y -+∇∇ （拉普拉斯模板中心系数为负和拉普拉斯模板中心系数为正） 观察处理前后图像效果，分析实验结果和算法特点。

三、 实验原理Roberts 、Sobel 、Priwitt 算子都是突出图像的细节或者是增强被模糊了的细节。

因此要对图像实现锐化处理，可以用空间微分来完成，但是，这样图像的微分增强了边缘和其他的突变（如噪声）并削弱了灰度变化缓慢区域。

拉普拉斯算子具有各向同性的特点，这种滤波器的响应与滤波器作用的图像的突变方向无关。

即各向同性滤波器旋转不变，原图像旋转后进行滤波后处理给出的结果与先对图像滤波然后再进行旋转地结果相同。

四、 算法设计（含程序设计流程图）五、 实验结果及分析（需要给出原始图像和处理后的图像）原图Roberts 算子锐化处理后图像叠加图原图sobel 算子锐化处理后图像叠加图原图P r w t t 算子锐化处理后的图像叠加图原图L a p a c e 算子锐化处理后图像叠加图实验结果分析：（1）Roberts 算子，Sobel 算子和Priwitt 算子用来实现消除图像模糊地增强的方法。

即“锐化”。

此处理是为了加强图像的边界和细节。

Roberts 算子提出的是在2*2的邻域上计算对角导数，Sobel 算子提出了一种将方向差分局部均匀相结合的方法。

实验一空域图像增强技术实验一、空域图像增强技术班级: 学号： 姓名：实验时间： 实验学时：2学时一、实验目的1、结合实例学习如何在视频显示程序中增加图像处理算法；2、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；3、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；4、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 by x f a g a y x f a y x f y x f y x g b a γβαn y m x ΛΛ,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MATLAB 程序，对图像文件分别进行灰度线性变换（参考教材50页，例4.1）、直方图均衡化（参考教材56页，例4.6）、均值滤波（参考教材60页，例4.9）、中值滤波（参考教材64页，例4.11）和梯度锐化操作（参考教材66页，例4.12）。

桂林理工大学实验报告班级软件15-1班学号3152012011124 姓名周奎良同组实验者实验名称实验四图像增强日期2018年11月18 日一、实验目的1掌握灰度直方图的概念及其计算方法；2熟练掌握直力图均衡化和直方图规定化的计算过程；3熟练掌握空域滤波中常用的平滑和锐化滤波器；4掌握色彩直方图的概念和计算方法5利用MATLAB程序进行图像增强。

二、实验原理图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，削弱或去除某些不需要的信息的处理方法。

其主要目的是处理后的图像对某些特定的应用比原来的图像更加有效。

图像增强技术主要有直方图修改处理、图像平滑化处理、图像尖锐化处理和彩色处理技术等。

本实验以直方图均衡化增强图像对比度的方法为主要内容，其他方法同学们可以在课后自行联系。

直方图是多种空间域处理技术的基础。

直方图操作能有效地用于图像增强。

除了提供有用的图像统计资料外，直方图固有的信息在其他图像处理应用中也是非常有用的，如图像压缩与分割。

直方图在软件中易于计算，也适用于商用硬件设备，因此，它们成为了实时图像处理的一个流行工具。

直方图是图像的最基本的统计特征，它反映的是图像的灰度值的分布情况。

直方图均衡化的目的是使图像在整个灰度值动态变化范围内的分布均匀化，改善图像的亮度分布状态，增强图像的视觉效果。

灰度直方图是图像预处理中涉及最广泛的基本概念之一。

图像的直方图事实上就是图像的亮度分布的概率密度函数，是一幅图像的所有象素集合的最基本的统计规律。

直方图反映了图像的明暗分布规律，可以通过图像变换进行直方图调整，获得较好的视觉效果。

直方图均衡化是通过灰度变换将一幅图像转换为另一幅具有均衡直方图，即在每个灰度级上都具有相同的象素点数的过程。

处理后的图像直方图分布更均匀了，图像在每个灰度级上都有像素点。

从处理前后的图像可以看出，许多在原始图像中看不清楚的细节在直方图均衡化处理后所得到的图像中都变得十分清晰。

本科生实验报告（二）姓名:学院:专业:信息安全班级:信息安全实验课程名称:数字图像处理与分析实验日期:2013 年 4 月 25 日指导教师及职称:王云峰实验成绩:开课时间：2012-2013 学年第 2 学期甘肃政法学院实验管理中心印制灰度变换（对数变换）2. 空域滤波空域滤波:基于邻域处理，应用某一模板对每个像素及其周围邻域的所有像含噪声的图像三阶Butterworth原图加噪图常用的两种非线性扩展方法:(1)对数扩展:基本形式: g(x,y)=lg[f(x,y)]实际应用中一般取自然对数变换，具体形式如下：g(x,y)=C•ln[f(x,y)+1][f(x,y)+1]是为了避免对零求对数，C为尺度比例系数，用于调节动态范围。

变换函数曲线:(2)指数扩展:基本形式: g(x,y)=bf(x,y)实际应用中，为了增加变换的动态范围，一般需要加入一些调制参数。

具体形式如下：g(x,y)=bc[f(x,y)-a]-1 ，参数a可以改变曲线的起始位置，参数c可以改变曲线的变化速率.指数扩展可以对图像的高亮度区进行大幅扩展.灰度直方图灰度直方图是灰度值的函数，它描述了图像中各灰度值的像素个数。

通常用横坐标表示像素的灰度级别，纵坐标表示对应的灰度级出现的频率（像素的个数）。

频率的计算公式为：p(r)=nr ，nr是图像中灰度为r的像素数。

常用的直方图是规格化和离散化的，即纵坐标用相对值表示。

设图像总像素为N，某一级灰度像素数为nr，则直方图表示为：p(r)= nr /N 灰度直方图反映了一幅图像的灰度分布情况。

直方图均衡化通过把原图像的直方图通过变换函数修正为分布比较均匀的直方图，从而改的反变换用下式表示.。