数字图像处理实验三(邻域平均法和中值滤波)

数字图像处理基础实验指导书
信息工程学院
2013年4月16日
实验三中值滤波
一．实验目的
1．熟悉matlab图像处理工具箱及中值滤波函数的使用；
2．理解和掌握中值滤波的方法和应用；
二．实验设备
1、PC机一台；
2、软件MATLAB；
三．实验内容及步骤
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；给图像添加不同的噪声；再调用相应的图像增强（中值滤波）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；
四．实验参考程序及结果
在matlab环境中，程序首先读取图像，然后调用图像增强（中值滤波）函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。

I = imread('cameraman.tif');
figure,imshow(I);
J1=imnoise(I,‘salt& pepper’,0.2);%添加椒盐噪声
J2= imnoise(I,‘gaussian’,0,0.005);%添加高斯噪声
J11=medfilt2(J1,[5,5]);
J22=medfilt2(J2,[5,5]);
figure,imshow(J11);
figure,imshow(J22);
五．实验报告要求
1、记录实验过程
2、给出完整结果（包括读入图像、加噪图像和滤波后的图像）。

实验三图像的平滑与锐化（实验类型：综合性；学时：4）一、实验目的1. 理解图像空域滤波的基本原理及方法，学会采用邻域平均滤波、中值滤波等方法对图像进行平滑增强，以消除或尽量减少噪声的影响，改善图像质量；2. 理解图象锐化的概念，掌握常用空域锐化增强技术，学会编写程序对图像进行锐化增强，感受不同的模板对图像锐化效果的影响。

二、实验环境Matlab 7.0三、实验原理1. 图像平滑MATLAB图像处理工具箱提供了基于卷积的图像滤波函数filter2。

filter2的语法格式为：Y = filter2(h, X)其中Y =filter2(h,X)返回图像X经算子h滤波后的结果，默认返回图像Y与输入图像X大小相同。

fspecial函数用于创建预定义的滤波算子，其语法格式为：h = fspecial(type)h = fspecial(type, parameters)参数type指定算子类型，parameters指定相应的参数，具体格式为：type='average'，为均值滤波，参数parameters为n，代表模版尺寸，用向量表示，默认值为[3,3]。

type= 'gaussian'，为高斯低通滤波器，参数parameters有两个，n表示模版尺寸，默认值为[3,3]，sigma表示滤波器的标准差，单位为像素，默认值为0.5。

type= 'laplacian'，为拉普拉斯算子，参数parameters为alpha，用于控制拉普拉斯算子的形状，取值范围为[0,1]，默认值为0.2。

type= 'log'，为拉普拉斯高斯算子，参数parameters有两个，n表示模版尺寸，默认值为[3,3]，sigma为滤波器的标准差，单位为像素，默认值为0.5type= 'prewitt'，为prewitt算子，用于边缘增强，无参数。

type= 'sobel'，为的sobel算子，用于边缘提取，无参数。

数字图像处理实验报告（邻域平均法和中值滤波法）数字图像处理实验报告班级:姓名:学号:日期:邻域平均法和中值滤波处理一、实验目的图像变换是数字图像处理中的一种综合变换，如直方图变换、几何变换等。

通过本实验，使得学生掌握两种变换的程序实现方法。

二、实验任务请设计程序，分别用邻域平均法，其模板为：和中值滤波法对testnoise 图像进行去噪处理（中值滤波的模板的大小也设为3X 3）。

三、实验环境本实验在Windows 平台上进行，对内存及cpu 主频无特别要求，使用VC或者MINGW (gcc)编译器均可。

四、设计思路介绍代码的框架结构、所用的数据结构、各个类的介绍(类的功能、类中方法的功能、类的成员变量的作用)、各方法间的关系写。

在此不进行赘述。

五、具体实现实现设计思路中定义的所有的数据类型，对每个操作给出实际算法。

对主程序和其他模块也都需要写出实际算法。

代码：<邻域平均法>(3*3)#include#include#include#include "hdr.h" /* ------ 定义结构指针--- */struct bmphdr *hdr;// 定义用于直方图变量unsigned char *bitmap,*count,*new_color; /* ---- main() 函数编--- */ int main(){ //定义整数i，j 用于函数循环时的，nr_pixels 为图像中像素的个数int i, j ,nr_pixels,nr_w,nr_h; // 定义两个文件指针分别用于提取原图的数据和生成直方图均衡化后的图像FILE *fp, *fpnew; // 定义主函数的参数包括：输入的位图文件名和输出的位图文件名，此处内容可以不要，在DOS下执行命令的时候再临时输入也可，为了方便演示，我这里直接把函数的参数确定了。

//argc=3; //argv[1]="test.bmp"; //argv[2]="testzf.bmp"; // 参数输入出错显示/* if (argc != 3) {printf("please input the name of input and out bitmap files\n");exit(1);}*/// 获取位图文件相关信息// hdr = get_header(argv[1]); hdr = get_header("testnoise.bmp");if (!hdr) exit(1); // 以二进制可读方式打开输入位图文件fp = fopen("testnoise.bmp", "rb");if (!fp) {printf("File open error!\n");exit(1);} // 文件指针指向数据区域fseek(fp, hdr->offset, SEEK_SET)计算位图像素的个数nr_pixels = hdr->width * hdr->height;nr_w = hdr->width;nr_h = hdr->height;bitmap = malloc(nr_pixels);new_color = malloc(nr_pixels);count = malloc((nr_w+2)*(+nr_h+2));//读取位图数据到bitmap 中fread(bitmap, nr_pixels, 1, fp);fclose(fp);// 因为图像边缘无法使用邻域平均，所以根据邻近颜色填补图像的周围一圈，存入count[] 数组中// 中心图像存入count[] for(i=nr_w+3;i<(nr_w+2)*(+nr_h+2)-nr_w-3;i++) { j=i/(nr_w+2);if(i%(nr_w+2)!=0&&(i+1)%(nr_w+2)!=0) count[i]=bitmap[i-nr_w-1-2*j]; } // 填补第一排for(i=1;i} // 填补最后一排for(i=1;i} // 填补左边一排for(i=0;i} // 填补右边一排for(i=0;i<nr_h+3;i++)< p="">{ count[(i+1)*(nr_w+2)-1]=count[(i+1)*(nr_w+2)-2];}// 邻域平均3*3for(j=nr_w+3,i=0;j<(nr_w+2)*(+nr_h+2)-nr_w-3;j++) {if(j%(nr_w+2)!=0&&(j+1)%(nr_w+2)!=0)new_color[i]=(count[j]+count[j-1]+count[j+1]+count[j-nr_w-2]+count[j-1-nr_w-2]+count[j+1-nr_w-2]+count[j+nr_w+2]+count[j-1+nr_w+2]+count[j+1+nr_w+2])/9,i++; } //结果存入bitmap[] 中for (i = 0; i < nr_pixels; i++;bitmap[i]=new_color[i]; // 打开一个以输出文件名命名的文件,设为可写的二进制形式fpnew = fopen("test_lynoise.bmp", "wb+");// 由于位图文件的头部信息并没有因直方图均衡化而改变，因此输出图像的头部信息从原位图文件中拷贝即可：fwrite(hdr->signature, 2, 1, fpnew); fwrite(&hdr->size, 4, 1, fpnew);fwrite(hdr->reserved, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->offset, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->hdr_size, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->width, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->height, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->nr_planes, 2, 1, fpnew); fwrite(&hdr->bits_per_pixel, 2, 1, fpnew); fwrite(&hdr->compress_type, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->data_size, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->resol_hori, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->resol_vert, 4, 1, fpnew);fwrite(&hdr->nr_colors, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->important_color, 4, 1, fpnew); if (hdr->offset > 54) fwrite(hdr->info, (hdr->offset - 54), 1, fpnew); // 直方图均衡化的数据(bitmap) 赋值fwrite(bitmap, nr_pixels, 1, fpnew);// 关闭fclose(fpnew);// 释放内存(优化程序必需) free(hdr);free(bitmap);</nr_h+3;i++)<>。

中值滤波和均值滤波中值滤波和均值滤波是数字图像处理中常用的两种滤波方法，它们在图像去噪和平滑处理中起着重要的作用。

本文将从原理、应用以及优缺点等方面介绍这两种滤波方法。

一、中值滤波中值滤波是一种非线性滤波方法，其基本原理是用像素点周围邻域内的中值来代替该像素点的灰度值。

中值滤波可以有效地去除图像中的椒盐噪声和脉冲噪声，同时能够保持图像的边缘信息。

其处理过程如下：1.选取一个模板，模板的大小根据噪声的程度来确定；2.将模板中的像素点按照灰度值大小进行排序，取其中位数作为中心像素点的灰度值；3.将中心像素点的灰度值替换为中值；4.重复以上步骤，对整个图像进行滤波。

中值滤波的优点是能够有效地去除椒盐噪声和脉冲噪声，同时保持图像的边缘信息。

然而，中值滤波也存在一些缺点，例如不能处理高斯噪声和均匀噪声，对图像细节信息的保护效果较差。

二、均值滤波均值滤波是一种线性平滑滤波方法，其基本原理是用像素点周围邻域内的平均值来代替该像素点的灰度值。

均值滤波可以有效地去除高斯噪声和均匀噪声，同时能够保持图像的整体平滑。

其处理过程如下：1.选取一个模板，模板的大小根据滤波效果来确定；2.计算模板内所有像素点的灰度值的平均值；3.将中心像素点的灰度值替换为平均值；4.重复以上步骤，对整个图像进行滤波。

均值滤波的优点是能够有效地去除高斯噪声和均匀噪声，同时能够保持图像的整体平滑。

然而，均值滤波也存在一些缺点，例如不能处理椒盐噪声和脉冲噪声，对图像细节信息的保护效果较差。

中值滤波和均值滤波在图像处理中各有优劣。

中值滤波适用于去除椒盐噪声和脉冲噪声，能够保持图像的边缘信息，但在处理高斯噪声和均匀噪声时效果较差。

而均值滤波适用于去除高斯噪声和均匀噪声，能够保持图像的整体平滑，但对于细节信息的保护效果较差。

在实际应用中，根据图像的特点和噪声的类型选择合适的滤波方法是很重要的。

如果图像受到椒盐噪声和脉冲噪声的影响，可以选择中值滤波进行去噪处理；如果图像受到高斯噪声和均匀噪声的影响，可以选择均值滤波进行平滑处理。

2.3.1 邻域平均法均值滤波邻域平均法是空间域平滑噪声技术，也是用消除噪声的最简单的方法，最简单的是将原图中一个像素的灰度值和它周围邻近8个像素的灰度值相加，然后将求得的平均值（除以9）作为新图中该像素的灰度值。

它采用模板计算的思想，模板操作实现了一种邻域运算，即某个像素点的结果不仅与本像素灰度有关，而且与其邻域点的像素值有关。

邻域平均法的用数学表达如公式2.2所示：,(i,j)∈M(2-2）g(i,j)=∑f(i,j)N其中f(i,j)为给定的含有噪声的图像， g(i,j)为经过邻域平均处理后的图像为，M是所取邻域中各邻近像素的坐标，是邻域中包含的邻近像素的个数。

邻域平均处理方法是以图像模糊为代价来减小噪声的，且模板尺寸越大，噪声减小的效果越显著。

如果是噪声点f(i,j)，其邻近像素灰度与之相差很大，采用邻域平均法就是用邻近像素的平均值来代替它，这样能明显消弱噪声点，使邻域中灰度接近均匀，起到平滑灰度的作用。

在实际应用中，可根据图像处理的要求、处理区域的大小和噪声的多少选择不同寸的模板，如3x3, 5x5, 7x7. 9x9等。

邻域平滑滤波方法程序设计简单，处理速度快并且能去除大部分的噪声，但是会导致图像模糊，特别是边缘部分[14]。

2.3.2 中值滤波中值滤波法是一种去除噪声的非线性处理技术，其基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。

中值滤波的特点即是首先确定一个以某个像素为中心点的邻域，一般为方形邻域，也可以为圆形、十字形等等，然后将邻域中各像素的灰度值排序，取其中间值作为中心像素灰度的新值，这里邻域被称为窗口，当窗口移动时，利用中值滤波可以对图像进行平滑处理。

与均值滤波相比，中值滤波能够比较好的实现在消除噪声的同时，图像边缘完好的保留。

在均值滤波器中，由于噪声成分被放入平均计算中，所以输出受到了噪声的影响，但是在中值滤波器中，由于噪声成分很难选上，所以几乎不会影响到输出，因此同样用3x3区域进行处理，中值滤波消除的噪声能力更胜一筹。

图像的平滑——邻域平均法和中值滤波一、 邻域平均法将原图中的一个像素的灰度值和它周围邻近8个像素即一个3*3的模板（当然也可以选择其他n*n 的模板）的灰度值相加，然后将求得的平均值作为新图像中该像素的灰度值。

可用如右图方法来表示该操作： 首先，这样操作会存在一个边界的问题： 设原图像为 经过模板操作后的图像为解决这个问题可以采用两种简单方法：一种方法是忽略图像边界数据， 另一种方法是在图像四周复制原图像边界像素的值，从而使卷积核悬挂在图像四周时可以进行正常的计算。

实际应用中，多采用第一种方法。

其次，是计算出来的像素值的动态范围问题， 对此可简单地将其值置为0或255即可。

设有一幅N ×N 的图像f(x,y)，若平滑图像为g(x,y),则有式中x,y=0,1,…,N-1； s 为（x,y ）邻域内像素坐标的集合； M 表示集合s 内像素的总数。

可见邻域平均法就是将当前像素邻域内各像素的灰度平均值作为其输出值的去噪方法。

例如，对图像采用3×3的邻域平均法，对于像素 （m,n)，其邻域像素如下：则有：这种算法简单，但它的主要缺点是在降低噪声的同时使图像产生模糊，特别在边缘和细节处。

而且邻域越大，在去噪能力增强的同时模糊程度越严重。

邻域平均法代码分析（3*3）： void CKuangjiaView::OnAverage() { BYTE*p,*q; int w,h; int i,j,temp;⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡1111*1111191⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡44444333332222211111⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--------------333222w=pDib->GetWidth();//获取宽度h=pDib->GetHeight();//获取高度p=pDib->GetData();q=new BYTE[w*h];//创建一个新的数组用来计算memcpy(q,p,w*h);//将图像信息拷贝到新数组中for(i=1;i<h-1;i++)for(j=1;j<w-1;j++)//忽略上下左右边界{temp=(q[(i-1)*w+(j-1)]+q[(i-1)*w+j]+q[(i-1)*w+(j+1)]+q[i*w+(j-1)]+q[i*w+j+1]+q[(i+1)*w+(j-1)]+q[(i+1)*w+j]+q[(i+1)*w+j+1])/8;//以(i,j)为中心的3*3个像素点*(p+i*w+j)=temp;//(i,j)新的像素大小}delete[] q;Invalidate();}二、中值滤波中值滤波是对一个滑动窗口内的诸像素灰度值排序，用中值代替窗口中心像素的原来灰度值，因此它是一种非线性的图像平滑法。

一、试验内容：1．熟悉程序基本框架；2．读取位图，转换为灰度图；3．完成灰度图像的平滑和锐化处理。

二、试验方法：1. 图像平滑（1）邻域平均法算法思想：邻域平均法是用像素及其指定邻域内像素的平均值或加权平均值作为该像素的新值，以便除去突变的像素点，从而滤除一定的噪声。

本试验采用3*3高斯模板对图像进行处理，主要程序如下：void CWvltDoc::Onsmo(){// TODO: Add your command handler code hereLPBITMAPINFOHEADER lpBitmapInfoHeader = (LPBITMAPINFOHEADER)(m_pBitmap+14);//信息头LPBITMAPFILEHEADER lpBitmapFileHeader = (LPBITMAPFILEHEADER)m_pBitmap;//文件头unsigned char *lpData = m_pBitmap + lpBitmapFileHeader->bfOffBits;//指向实际位图信息数据unsigned long biHeight = lpBitmapInfoHeader->biHeight;unsigned long biWidth = lpBitmapInfoHeader->biWidth;unsigned long biAlign = ( biWidth*3+3) /4 *4;//实际宽度unsigned long bmSize = biHeight * biAlign;if (m_pTransfered == NULL)m_pTransfered = (unsigned char*)malloc(bmSize);if (m_pTransfered2 == NULL)m_pTransfered2 = (unsigned char*)malloc(bmSize);if (m_pTransfered2 == NULL)return ;int tem_height,tem_width,tem[3][3]={1,2,1,2,4,2,1,2,1};double tem_xishu;tem_height=3;tem_width=3;tem_xishu=16;int x, y, cur;for (y = 0; y < (int)biHeight; y++){for (x = 0; x < (int)biWidth; x++){cur = y*biAlign+3*x; //current pixel当前像素位置m_pTransfered[cur]=(lpData[cur]+lpData[cur+1]+lpData[cur+2])/3;m_pTransfered[cur+1]=m_pTransfered[cur];m_pTransfered[cur+2]=m_pTransfered[cur];}}for (int j = 0; j < (int)biHeight; j++){for (int i = 0; i < (int)biWidth; i++){cur = j*biAlign+3*i;m_pTransfered2[cur]=(m_pTransfered[cur-biAlign-3]*tem[0][0]+m_pTransfered[cur-3]*tem [0][1]+m_pTransfered[cur-3+biAlign]*tem[0][2]+m_pTransfered[cur-biAlign]*tem[1][0]+m_pTr ansfered[cur]*tem[1][1]+m_pTransfered[cur+biAlign]*tem[1][2]+m_pTransfered[cur-biAlign+3] *tem[2][0]+m_pTransfered[cur+3]*tem[2][1]+m_pTransfered[cur+3+biAlign]*tem[2][2])/tem_xi shu;m_pTransfered2[cur+1]= m_pTransfered2[cur];m_pTransfered2[cur+2]= m_pTransfered2[cur];}}UpdateAllViews(NULL);}（2）中值滤波法算法思想：把以某像素为中心的小窗口内的所有像素的灰度按从小到大排序，取排序结果的中间值作为该像素的灰度值。

1.列出常用的卷积模板2.基于3×3的模板，编写均值滤波的处理程序，处理含有加性高斯噪声和椒盐噪声的图像，观察处理结果3.编写中值滤波程序，处理相同的图像与均值滤波进行比较；改变模板尺寸观察处理结果4.编程实现利用一阶微分算子和二阶拉普拉斯算子进行图像锐化的程序5.对比不同的邻域运算结果，体会图像锐化与图像平滑的区别均值滤波处理含有椒盐噪声图像程序代码（1）：模板运算f=imread('lena sp.bmp');f=double(f);[row,col]=size(f);r=1;for i=2:row-1for j=2:col-1g(i,j)=(f(i-1,j-1)+f(i-1,j)+f(i-1,j+1)+f(i,j-1)+f(i,j)+f(i,j+1)+f (i+1,j-1)+f(i+1,j)+f(i+1,j+1))/9;g=uint8(g);endendsubplot(121);imshow(uint8(f));title('椒盐噪声图像');subplot(122);imshow(g);title('均值滤波处理后的图像')椒盐噪声图像均值滤波处理后的图像（2）：mean函数均值滤波f=imread('lena sp.bmp');f=double(f);[row,col]=size(f);g=size(f);for i=2:row-1for j=2:col-1t=f(i-1:i+1,j-1:j+1);t=double(t);g(i,j)=mean(mean(t));g(i,j)=uint8(g(i,j));endendsubplot(121);imshow(uint8(f));title('椒盐噪声图像');subplot(122);imshow(uint8(g));title('均值滤波处理后的图像')均值滤波处理后的图像（3）可变模板处理f=imread('lena gauss.bmp');f=double(f);[row,col]=size(f);r=1;g=size(f);for i=2:row-1for j=2:col-1s=0;s=double(s);for m=-r:rfor n=-r:rs=s+f(i+m,j+n);endendg(i,j)=s/power((r+2),2);endendsubplot(121);imshow(uint8(f));title('椒盐噪声图像');subplot(122);imshow(uint8(g));title('均值滤波处理后的图像')椒盐噪声图像均值滤波处理后的图像均值滤波处理含有加性高斯噪声图像程序代码（1）：模板运算f=imread('lena gauss.bmp');f=double(f);[row,col]=size(f);r=1;for i=2:row-1for j=2:col-1g(i,j)=(f(i-1,j-1)+f(i-1,j)+f(i-1,j+1)+f(i,j-1)+f(i,j)+f(i,j+1)+f (i+1,j-1)+f(i+1,j)+f(i+1,j+1))/9;g=uint8(g);endendsubplot(121);imshow(uint8(f));title('加性高斯噪声图像');subplot(122);imshow(g);title('均值滤波处理后的图像')加性高斯噪声图像均值滤波处理后的图像（2）：mean函数均值滤波f=imread('lena gauss.bmp');f=double(f);[row,col]=size(f);r=1;g=size(f);for i=2:row-1for j=2:col-1t=f(i-1:i+1,j-1:j+1);t=double(t);g(i,j)=mean(mean(t));g(i,j)=uint8(g(i,j));endendsubplot(121);imshow(uint8(f));title('加性高斯噪声图像');subplot(122);imshow(uint8(g));title('均值滤波处理后的图像')均值滤波处理后的图像（3）：可变模板处理f=imread('lena gauss.bmp');f=double(f);[row,col]=size(f);r=1;g=size(f);for i=2:row-1for j=2:col-1s=0;s=double(s);for m=-r:rfor n=-r:rs=s+f(i+m,j+n);endendg(i,j)=s/power((r+2),2);endendsubplot(121);imshow(uint8(f));title('加性高斯噪声图像');subplot(122);imshow(uint8(g));title('均值滤波处理后的图像')椒盐噪声图像均值滤波处理后的图像中值滤波（椒盐噪声图像处理）f=imread('lena sp.bmp');f=double(f);[row,col]=size(f);g=size(f);r=1;for i=r+1:row-rfor j=r+1:col-rt=f(i-r:i+r,j-r:j+r);id=0;for tm=1:5m=0;for k=1:9if(m<t(k))m=t(k);id=k;endendt(id)=0;endg(i,j)=m;endendsubplot(121);imshow(uint8(f));title('原图像');subplot(122);imshow(uint8(g));title('中值滤波处理后的图像')R=1时的图像原图像中值滤波处理后的图像R=5原图像中值滤波处理后的图像中值滤波（加性高斯噪声）f=imread('lena gauss.bmp');f=double(f);[row,col]=size(f);g=size(f);r=1;for i=r+1:row-rfor j=r+1:col-rt=f(i-r:i+r,j-r:j+r);id=0;for tm=1:5m=0;for k=1:9if(m<t(k))m=t(k);id=k;endendt(id)=0;endg(i,j)=m;endendsubplot(121);imshow(uint8(f));title('原图像');subplot(122);imshow(uint8(g));title('中值滤波处理后的图像')原图像中值滤波处理后的图像R=5原图像中值滤波处理后的图像不同领域运算结果比较r=2f=imread('lena sp.bmp');f=double(f);[row,col]=size(f);r=2;g=size(f);for i=r+1:row-rfor j=r+1:col-rs=0;s=double(s);for m=-r:rfor n=-r:rs=s+f(i+m,j+n);endendg(i,j)=s/power((r+2),2);endendsubplot(121);imshow(uint8(f));title('椒盐噪声图像');subplot(122);imshow(uint8(g));title('均值滤波处理后的图像')均值滤波处理后的图像R=3椒盐噪声图像均值滤波处理后的图像R=8椒盐噪声图像均值滤波处理后的图像。

数字图像处理 实验三
邻域平均法(box 模板)和中值滤波处理
加入脉冲噪声后的图像：testnoise.bmp 去噪过程 结果图像
请设计程序，分别用邻域平均法，其模板为：
和中值滤波法对testnoise 图像进行去噪处理（中值滤波的模板的大小也设为3×3）。

得出实验结果图像后，比较这两种方法去噪的效果好坏，并分析具体原因。

完成上述工作后，使用程序进行验证分析：使用邻域平均法时，3×3和5×5模板大小对图像进行处理的效果有何差别？并分析原因。

附加说明：程序框架可以参考第二次实验指导书上给出的示例程序。

邻域平均法 中值滤波法
⎥⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡1111*1111191。

数字图像处理实验实验总学时：10学时实验目的：本实验的目的是通过实验进一步理解和掌握数字图像处理原理和方法。

通过分析、实现现有的图像处理算法，学习和掌握常用的图像处理技术。

实验内容：数字图像处理的实验内容主要有三个方面:(1) 对图像灰度作某种变换,增强其中的有用信息,抑制无用信息,使图像的视在质量提高,以便于人眼观察、理解或用计算机对其作进一步的处理。

(2) 用某种特殊手段提取、描述和分析图像中所包含的某些特征和特殊的信息,主要的目的是便于计算机对图像作进一步的分析和理解,经常作为模式识别和计算机视觉的预处理。

这些特征包括很多方面，例如,图像的频域特性、灰度特征、边界特征等。

(3) 图像的变换,以便于图像的频域处理。

实验一图像的点处理实验内容及实验原理：1、灰度的线性变换灰度的线性变换就是将图像中所有的点的灰度按照线性灰度变换函数进行变换。

该线性灰度变换函数是一个一维线性函数：灰度变换方程为：其中参数为线性函数的斜率，函数的在y轴的截距，表示输入图像的灰度，表示输出图像的灰度。

要求：输入一幅图像，根据输入的斜率和截距进行线性变换，并显示。

2、灰度拉伸灰度拉伸和灰度线性变换相似。

不同之处在于它是分段线性变换。

表达如下：其中，(x1,y1)和(x2,y2)是分段函数的转折点。

要求：输入一幅图像，根据选择的转折点，进行灰度拉伸，显示变换后的图像。

3、灰度直方图灰度直方图是灰度值的函数，描述的是图像中具有该灰度值的像素的个数，其横坐标表示像素的灰度级别，纵坐标表示该灰度出现的频率(象素的个数)。

要求：输入一幅图像，显示它的灰度直方图，可以根据输入的参数（上限、下限）显示特定范围的灰度直方图。

4、直方图均衡：要求1 显示一幅图像pout.bmp的直方图；2 用直方图均衡对图像pout.bmp进行增强；3 显示增强后的图像。

实验二：数字图像的平滑实验内容及实验原理：1．用均值滤波器（即邻域平均法）去除图像中的噪声；2．用中值滤波器去除图像中的噪声3． 比较两种方法的处理结果 实验步骤：用原始图象lena.bmp 或cameraman.bmp 加产生的3%椒盐噪声图象合成一幅有噪声的图象并显示；1． 用均值滤波器去除图像中的噪声（选3x3窗口）；2． f (x 0,y 0)=Med {f (x,y )∨x ∈[x 0−N,x 0+N ],y ∈[y 0−N,y 0+N ]}用中值滤波器去除图像中的噪声(选3x3窗口做中值滤波)；3． 将两种处理方法的结果与原图比较，注意两种处理方法对边缘的影响。

数字图像处理实验报告实验名称：线性平滑滤波器——领域平均与加权平均姓名：班级：学号：专业：电子信息工程（2+2）指导教师：***实验日期：2012年5月17日一，图像的平滑图像的平滑方法是一种实用的图像处理技术，能减弱或消除图像中的高频率分量，但不影响低频率分量。

因为高频率分量主要对应图像中的区域边缘等灰度值具有较大较快变化的部分，平滑滤波将这些分量滤去可减少局部灰度起伏，使图像变得比较平滑。

实际应用中，平滑滤波还可用于消除噪声，或者在提取较大目标前去除过小的细节或将目标内的小间断连接起来。

它的主要目的是消除图像采集过程中的图像噪声，在空间域中主要利用邻域平均法、中值滤波法和选择式掩模平滑法等来减少噪声；在频率域内，由于噪声主要存在于频谱的高频段，因此可以利用各种形式的低通滤波器来减少噪声。

二，领域平均1．基础理论最简单的平滑滤波是将原图中一个像素的灰度值和它周围邻近8个像素的灰度值相加，然后将求得的平均值（除以9）作为新图中该像素的灰度值。

它采用模板计算的思想，模板操作实现了一种邻域运算，即某个像素点的结果不仅与本像素灰度有关，而且与其邻域点的像素值有关。

模板运算在数学中的描述就是卷积运算，邻域平均法也可以用数学公式表达：设为给定的含有噪声的图像，经过邻域平均处理后的图像为，则，M是所取邻域中各邻近像素的坐标，是邻域中包含的邻近像素的个数。

邻域平均法的模板为：，中间的黑点表示以该像素为中心元素，即该像素是要进行处理的像素。

在实际应用中，也可以根据不同的需要选择使用不同的模板尺寸，如3×3、5×5、7×7、9×9等。

邻域平均处理方法是以图像模糊为代价来减小噪声的，且模板尺寸越大，噪声减小的效果越显著。

如果是噪声点，其邻近像素灰度与之相差很大，采用邻域平均法就是用邻近像素的平均值来代替它，这样能明显消弱噪声点，使邻域中灰度接近均匀，起到平滑灰度的作用。

因此，邻域平均法具有良好的噪声平滑效果，是最简单的一种平滑方法。

实验数字图像的空间域滤波
一、实验目的
1、理解图像空间域滤波的原理；
2、掌握图像均值滤波、中值滤波的原理与实现方法；
3、掌握上述方法的改进方法。

二、实验原理
均值滤波的主要步骤为：
（1）将模板在途中漫游，并将模板中心与途中某个象素位置重合；（2）将模板上系数与模板下对应象素相乘；
（3）将所有乘积相加；
（4）将和（模板的输出响应）赋给途中对应模板中心位置的象素。

中值滤波的主要步骤为：
（1）将模板在途中漫游，并将模板中心与途中某个象素位置重合；（2）读取模板下各对应象素的灰度值；
（3）将这些灰度值从小到大排成1列；
（4）找出这些值里排在中间的1个；
（5）将这个中间值赋给对应模板中心位置的象素。

三、实验内容
基本要求：
1、自己编程实现图像的均值滤波；
2、自己编程实现图像的中值滤波；
3、利用matlab图像处理工具箱中的函数实现图像的上述处理；
扩展要求：
4、实现一种图像加权中值滤波或加权均值滤波；
四、实验步骤
1、编程实现图像的均值滤波
程序代码：
运行程序得到如下结果：
2、编程实现图像的中值滤波
程序代码：
运行程序后得到如下结果：
３、实现一种图像加权中值滤波或加权均值滤波设计x模板为：
运行程序可得均值滤波后的结果：
运行程序可得中值滤波后的结果：
五、实验结果分析
从实验结果可以看出，中值滤波较均值滤波效果好些，并且滤波与所选的模板有关，若选择权值相同（本实验为0.1/9）相对不同权值的效果好些。

模板的不同对均值滤波的影响较大。

加权平均滤波：
给出下面5x5的图像和一个滤波模版
右图给的是4领域加权平均滤波模版
加权均值滤波计算答案：
计算步骤：先选取左上角这个区域，计算加权均值替换中心点0的值。

原图像每个点对应值与滤波模版的值对应相乘求和取均值，依次往后 计算其它8个点。

计算方法：（0x0+4x1+2x0+1x1+0x1+1x1+2x0+0x1+4x0）x0.25=1.5 取2 注意： 1. 周围的像素值保持不变
2. 计算每个点的值时都应该按照原图像的灰度值计算
3. 计算结果四舍五入
0 4 2 3 4 1 2 2 2 3 2 3 2 2 2 4 3 4 3 3 0 5 6 7 3 042310112041440143230567301111141000
中值滤波：
1. 选取邻域
2. 计算中值替换中心点的像素值
例如对于下面的5x5图像，选取菱形邻域
求中值： 1 2 2 3 4 中值为2，替换原来的2 后面的依次计算剩下的8点 最后结果：
注意： 1. 周围的像素值保持不变
2. 计算每个点的值时都应该按照原图像的灰度值参与计算
0 4 2 3 4 1 2 2 2 3 2 3 2 2 2 4 3 4 3 3 0 5 6 7 3 0 4 2 3 4 1 2 2 2 3
2 2 2 2 2 4 4
3 3 3 0 5 6 7 3。

数字图像处理实验1. 直方图修正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。

（1）计算出一幅灰度图像的直方图clearclose allI=imread(' rice.png');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，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(‘rice.png');bw=im2bw(I,0.5);%选取阈值为0.5figure;imshow(bw) %显示二值图像2. 图像处理变换1．傅立叶变换熟悉其概念和原理,实现对一幅灰度图像的快速傅立叶变换,并求其变换后的系数分布. 2．离散余弦变换熟悉其概念和原理,实现对一幅灰度和彩色图像作的离散余弦变换,选择适当的DCT系数阈值对其进行DCT反变换.% 图像的FFT变换clc;I=imread('rice.png');subplot(1,2,1)imshow(I);title('原图');subplot(1,2,2)imhist(I);title('直方图');colorbar;J=fft2(I);figure;subplot(1,2,1)imshow(J);title('FFT变换结果');subplot(1,2,2)K=fftshift(J);imshow(K);title('零点平移');figure;imshow(log(abs(K)),[]),colormap(jet(64)),colorbar;title('系数分布图');% 图像的DCT变换RGB=imread('onion.png');figure;subplot(1,2,1)imshow(RGB);title('彩色原图');a=rgb2gray(RGB);subplot(1,2,2)imshow(a);title('灰度图');figure;b=dct2(a);imshow(log(abs(b)),[]),colormap(jet(64)),colorbar; title('DCT变换结果');figure;b(abs(b)<10)=0;% idctc=idct2(b)/255;imshow(c);title('IDCT变换结果');3. 小波变换实验内容：熟悉小波变换的概念和原理,熟悉matlab小波工具箱主要函数的使用.利用二维小波分析对一幅图像作2层小波分解,并在此基础上提取各层的低频信息实现图像的压缩.程序如下：clcclose allcleara=imread('deblur1.png ');subplot(1,2,1);imshow(a);title('原始图像');I=rgb2gray(a);subplot(1,2,2);imshow(I);title('原始图像的灰度图');% 进行二维小波变换[a,b] = wavedec2(I, 2, 'bior3.7');% 提取各层低频信息figure;c = appcoef2( a, b, 'bior3.7', 1 );subplot(1,2,1);imshow(c, []);title('一层小波变换结果');d = appcoef2( a, b, 'bior3.7', 2 );subplot(1,2,2);imshow(d, []);title('二层小波变换结果');4. 模板运算一、实验内容：（1）平滑：平滑的目的是模糊和消除噪声。

完整word版数字图像处理邻域平均法滤波实验报告matlab实现数字图像处理实验报告实验三邻域平均法滤波学号姓名实验三邻域平均法滤波⼀、实验内容选取噪声较明显的图像，分别采⽤3*3、5*5、7*7的模板进⾏邻域平均法滤波，并⽐较滤波效果。

⼆、实验步骤1、设计思想或者流程图。

邻域平均法的思想是⽤像素及其指定邻域内像素的平均值或加权平均值作为该像素的新值，以便去除突变的像素点，从⽽滤除⼀定的噪声。

邻域平均法的数学含义可⽤下式表⽰：wziii1)(x,yg mnw i（1）mn??1?i wz(x,y)为中⼼的邻域像素值；是对每个邻域像素的加权系上式中：是以ii数或模板系数；是加权系数的个数或称为模板⼤⼩。

邻域平均法中常⽤的模mn板是：111??1??11??1T??Box9??111??（2）为了解决邻域平均法造成的图像模糊问题，采⽤阈值法（⼜叫做超限邻域平均法，如果某个像素的灰度值⼤于其邻域像素的平均值，且达到⼀定⽔平，则判断该像素为噪声，继⽽⽤邻域像素的均值取代这⼀像素值；否则，认为该像素不T：是噪声点，不予取代），给定阈值0?)x,y)x,y?Tf(yf(x,)? g(0?y)xh(,?)g(x,)(yf(x,)?gx,y?Ty?0（3）f(x,y)g(x,y)是由（1）式计算的平均值，是原始含噪声图像，（3）式中，h(x,y)滤波后的像素值。

2、源程序并附上注释。

3、A=imread('1.jpg');B=rgb2gray(A);figure; imshow(B); title('原始图象');H=imnoise(B,'gaussian');figure; imshow(H); title('⾼斯噪声');Q=imnoise(B,'salt & pepper');figure; imshow(Q); title('椒盐噪声');M=fspecial('average',3*3);E=imfilter(Q,M);figure; imshow(E); title('3*3平均模板'); N=fspecial('average',5*5);K=imfilter(Q,N);figure; imshow(K); title('5*5平均模板'); Z=fspecial('average',7*7);J=imfilter(Q,Z);figure; imshow(J); title('7*7平均模板');4、程序运⾏结果⽐较。

数字图像处理实验三中值滤波和均值滤波实验报告数字图像处理实验三中值滤波和均值滤波实验报告数字图像处理实验三均值滤波、中值滤波的计算机实现12281166 崔雪莹计科1202 班一、实验目的：1）熟悉均值滤波、中值滤波处理的理论基础；2）掌握均值滤波、中值滤波的计算机实现方法；3）学习 VC++ 6。

0 的编程方法；4）验证均值滤波、中值滤波处理理论；5）观察均值滤波、中值滤波处理的结果。

二、实验的软、硬件平台：硬件：微型图像处理系统，包括：主机， PC 机；摄像机；软件：操作系统：WINDOWS200或0 WINDOWSX应P用软件：VC++6.0三、实验内容：1）握高级语言编程技术；2）编制均值滤波、中值滤波处理程序的方法；3）编译并生成可执行文件；4）考察处理结果。

四、实验要求：1）学习VC++确6。

0 编程的步骤及流程；2）编写均值滤波、中值滤波的程序；3）编译并改错；4）把该程序嵌入试验二给出的界面中（作适当修改）；5）提交程序及文档；6）写出本次实验的体会。

五、实验结果截图实验均值滤波采用的是3X3的方块，取周围的像素点取得其均值代替原像素点。

边缘像素的处理方法是复制边缘的像素点，增加一个边框，计算里面的像素值得均值滤波。

六、实验体会本次实验在前一次的实验基础上增加均值滤波和中值滤波，对于椒盐噪声的处理，发现中值滤波的效果更为好一点，而均值滤波是的整个图像变得模糊了一点，效果差异较大。

本次实验更加增加了对数字图像处理的了解与学习。

七、实验程序代码注释及分析// HistDemoADlg.h : 头文件//#include "ImageWnd.h"#pragma once// CHistDemoADlg 对话框class CHistDemoADlg : public CDialogEx{// 构造CHistDemoADlg(CWnd* pParent = NULL); int nWidth; int nHeight; int nLen; int nByteWidth; BYTE *lpBackup; BYTE *lpBitmap; BYTE *lpBits; CString FileName; CImageWnd source,dest;// 对话框数据enum { IDD = IDD_HISTDEMOA_DIALOG }; protected:virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX);// DDX/DDV 支持// 实现 protected:HICON m_hIcon; // 生成的消息映射函数virtual BOOL OnInitDialog();afx_msg void OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam); afx_msg void OnPaint();afx_msg HCURSOR OnQueryDragIcon(); DECLARE_MESSAGE_MAP()public:void LoadBitmap(void); afx_msg void OnOpen(); afx_msg void OnHist(); void HistogramEq(void); void NoColor(void);void HistogramEq1(intnWidth,intnHeight,BYTE*lpInput,BYTEpublic:// 标准构造函数*lpOutput);void MeanFilter(int nWidth,int nHeight,BYTE*lpInput,BYTE*lpOutput);void MedianFilter(int nWidth,int nHeight,BYTE*lpInput,BYTE *lpOutput);afx_msg void OnBnClickedClose();afx_msg void OnBnClickedMeanfilter(); afx_msg void OnBnClickedMedianfilter();};HistDemoADlg.cpp 对HistDemoADlg.h 进行具体的实现，OnOpen()函数响应ID 为IDC_OPEN 的按钮事件，而且会调取文件选择对话框，选取文件之后，会显示在原始图像区域显示对应的位图图像，OnHist() 函数会响应ID 为IDC_HIST 的按钮事件，调用HistogramEq() 进行直方图均衡化的处理，HistogramEq() 会调用HistogramEq1() 进行直方图均衡化的处理，并用dst.setImage() 显示处理之后的图像，以及NoColor() 函数，对原始图像转化为灰度图像之后再显示。

《图像处理技术》课程 第2次实验报告试验名称：空域图像滤波实验（邻域平均法、中值滤波法）一、试验目的1.培养学生理解中值滤波的方法2.掌握图像处理的基本方法二、试验设备1、PC 机一台，windows 操作系统；2、CCS 编程环境；三、试验原理中值滤波是由图基（Turky ）在1971年提出的，中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近真实值，从而消除孤立的噪声点。

对于奇数个元素，中值是指按大小排序后中间的数值；对于偶数个元素，中值是指排序后中间两个元素灰度值的平均值。

对序列而言，中值的定义是这样的：若1,...,n x x 为一组序列，先把其按大小排列为：123i i i in x x x x ≤≤≤≤ 则该序列的中值y 为：{}12121221n 2n i n n n i i x n y Med x x x x x +⎛⎫⎪⎝⎭+⎛⎫ ⎪⎝⎭⎧⎪⎪==⎨⎡⎤⎪+⎢⎥⎪⎢⎥⎣⎦⎩ 为奇数为偶数(11.5)公式11.2.5中，若把一个点的特定长度或形状的邻域作为窗口，在一维情况下，中值滤波器是一个含有奇数个像素的滑动窗口。

窗口中中间那个像素的值用窗口各像素值的中值来代替，设输入序列为{},∈i x i I ，I 为自然数集合或子集，窗口长度为n ，且令12-=n u ，则滤波器的输出为:{}{}-+==i i i u i i u y Med x Med x x x(11.6)公式11.2.6表明i 点的中值仅与窗口前后个点的中值有关，i y 为序列i x 的中值。

若把公式11-2中，中值滤波的概念推广到二维并利用某种形式的二维窗口。

则可对二维中值滤波做如下定义：设(){}2,,∈ij x i j I 表示数字图像各点的灰度值，滤波窗口为A ，ij x 点的中值，则:{}()()(){}2+*+==,,,i,j,I ij ij j r j s Ay Med x Med x r s A ∈∈(11.7)公式11.7为窗口是A的x点的中值表达式，二维中值滤波的窗口通常选为3*3，5*5ij区域，可以取方形，也可以取近似圆形或十字形。