实验一-图像增强和图像分割实验

实验报告课程名称数字图像处理导论专业班级_＿____＿＿_＿___＿_姓名 __＿___＿_____＿__学号___＿＿_____＿____电气与信息学院与谐勤奋求就是创新一．实验目得1.理解图像分割得基本概念;2.理解图像边缘提取得基本概念；3.掌握进行边缘提取得基本方法；4.掌握用阈值法进行图像分割得基本方法.二。

实验内容1.分别用Roｂerｔs，Ｓobel与拉普拉斯高斯算子对图像进行边缘检测。

比较三种算子处理得不同之处；2.设计一个检测图1中边缘得程序，要求结果类似图2，并附原理说明。

3.任选一种阈值法进行图像分割、图1 图２三．实验具体实现1.分别用Robｅrts,Ｓobel与拉普拉斯高斯算子对图像进行边缘检测。

比较三种算子处理得不同之处；I=ｉｍreａｄ(’ｍｒi、ｔｉｆ');imshｏw（Ｉ)BW1=edgｅ（I，’ｒoｂerｔs’）;ｆigure ，ｉｍshow（BＷ1）,titlｅ(’用Robeｒｔs算子’)ＢW2=edgｅ(Ｉ，’sｏbel’);ｆigure,imshoｗ（BW2），ｔitle（’用Sｏbｅl算子 ')BW３＝ｅdge(I，’log’);figure，iｍshｏw（BW３)，titlｅ(’用拉普拉斯高斯算子’）比较提取边缘得效果可以瞧出,sｏbｅr算子就是一种微分算子,对边缘得定位较精确,但就是会漏去一些边缘细节.而Ｌaplaｃｉan—Gaussiaｎ算子就是一种二阶边缘检测方法，它通过寻找图象灰度值中二阶过零点来检测边缘并将边缘提取出来，边缘得细节比较丰富。

通过比较可以瞧出Ｌａplaciaｎ-Gauｓsｉan算子比sobeｒ算子边缘更完整，效果更好。

2.设计一个检测图1中边缘得程序，要求结果类似图2，并附原理说明.i=ｉmread（＇m８3、ｔif’）;subplｏｔ（１，2,1）；ｉmｈｉst（i）;ｔitle（'原始图像直方图'）;thread＝1３０/２5５；subplot（1，２，2);ｉ3=ｉｍ2bｗ(i，thrｅaｄ）；imsｈow（i3)；titlｅ('分割结果’);3.任选一种阈值法进行图像分割、i=iｍread（'tｒｅes、tif’）;subploｔ（１,2,1）；imｈist（i)；ｔitle（＇原始图像直方图’)；threａd=10０/２5５；sｕｂploｔ（１，2,2）;i3=iｍ2bｗ(i,thread）;imｓhow（i３）;titlｅ('分割结果’)1、分别用Robｅrts，Sobel与拉普拉斯高斯算子对图像进行边缘检测。

课程: 数字图像处理实验日期: 2012年 4 月日成绩：实验一图像增强与平滑一．实验目的及要求1．了解MATLAB的操作环境和基本功能。

2．掌握MATLAB中图像增强与平滑的函数的使用方法。

3．加深理解图像增强与平滑的算法原理。

二．实验原理图像增强的目的是改善图像的视觉效果，或者使图像更适合于人或机器进行分析处理。

通过图像增强，可以减少图像中的噪声，提高目标与背景的对比度，也可以强调或抑制图像中的某些细节。

从处理的作用域出发，图像增强可以分为空间域法和频率域法。

前者在空间域直接对像素进行处理，后者在图像的变换域内处理，然后经逆变换获得增强图像。

图像增强技术主要有：空域变换增强、空域滤波增强、频域增强。

点运算可以在空域内进行图像灰度修正、图像灰度变换以及图像直方图修正。

空域滤波增强主要应用平滑滤波器、中值滤波器以及锐化滤波器。

频域增强主要应用高通滤波和同态滤波。

图像增强还包括图像的伪彩色处理。

彩色图像中包含有丰富的细节信息,为了获得清晰的彩色图像,保护原有的彩色信息,消除亮度不够对彩色图像像质的影响, 应用图像增强技术对彩色图像进行处理,既可以得到清晰的彩色图像,又可以保护原有的彩色信息。

总之图像增强技术就是对图像中感兴趣的特征有选择地突出,而衰减其不需要的特征。

三、实验内容（一）研究以下程序，分析程序功能；输入执行各命令行，认真观察命令执行的结果。

熟悉程序中所使用函数的调用方法，改变有关参数，观察试验结果。

（可将每段程序保存为一个.m文件）1．直方图均衡化clear all; close all % Clear the MATLAB workspace of any variables% and close open figure windows.I = imread('pout.tif'); % Rea ds the sample images ‘ pout.tif’, and stores it inimshow(I) % an array named I.display the imagefigure, imhist(I) % Create a histogram of the image and display it in% a new figure window.[I2,T] = histeq(I); % Histogram equalization.figure, imshow(I2) % Display the new equalized image, I2, in a new figure window.figure, imhist(I2) % Create a histogram of the equalized image I2.figure,plot((0:255)/255,T); % plot the transformation curve.课程: 数字图像处理实验日期: 2012年 4 月日成绩：imwrite (I2, 'pout2.png'); % Write the newly adjusted image I2 to a disk file named% ‘pout2.png’.imfinfo('pout2.png') % Check the contents of the newly written file功能：直方图均衡化的基本思想是将原始图像的直方图变换为均匀分布的形式，从而增加图像灰度的动态范围，达到增强图像对比度的效果。

图像分割处理实验报告1. 引言图像分割是计算机视觉中的重要任务之一，其目标是将图像划分成具有相似特征的子区域。

图像分割在很多应用领域中都有着广泛的应用，比如医学影像分析、目标检测和图像编辑等。

本实验旨在探索不同的图像分割算法，并比较它们在不同场景下的效果和性能。

2. 实验方法2.1 实验数据本实验选取了一组包含不同场景的图像作为实验数据集，包括自然景观、人物肖像和城市街景等。

每张图像的分辨率为500x500像素。

2.2 实验算法本实验使用了两种经典的图像分割算法进行比较，分别是基于阈值的分割和基于边缘的分割。

2.2.1 基于阈值的分割基于阈值的分割算法是一种简单而直观的方法，其原理是根据像素值的亮度信息将图像分割成不同的区域。

在本实验中，我们将图像的灰度值与一个事先设定的阈值进行比较，如果大于阈值则设为白色，否则设为黑色，从而得到分割后的图像。

2.2.2 基于边缘的分割基于边缘的分割算法利用图像中的边缘信息进行分割，其原理是检测图像中的边缘并将其作为分割的依据。

在本实验中，我们使用了Canny边缘检测算法来提取图像中的边缘信息，然后根据边缘的位置进行分割。

2.3 实验流程本实验的流程如下：1. 加载图像数据集；2. 对每张图像分别应用基于阈值的分割算法和基于边缘的分割算法；3. 计算分割结果和原始图像之间的相似度，使用结构相似性指标（SSIM）进行评估；4. 分析并比较两种算法在不同场景下的分割效果和性能。

3. 实验结果3.1 分割效果实验结果表明，基于阈值的分割算法在处理简单场景的图像时效果较好，可以比较准确地将图像分割为目标区域和背景。

然而，当图像的复杂度增加时，基于阈值的分割算法的效果明显下降，往往会产生较多的误分割。

相比之下，基于边缘的分割算法在处理复杂场景的图像时表现良好。

通过提取图像的边缘信息，该算法能够较准确地分割出图像中的目标区域，相比于基于阈值的分割算法，其产生的误分割较少。

3.2 性能评估通过计算分割结果和原始图像之间的SSIM指标，我们可以得到两种算法在不同场景下的性能评估。

图像分割实验报告图像分割实验报告一、引言图像分割是计算机视觉领域中的一个重要研究方向，它旨在将一幅图像分割成具有语义意义的不同区域。

图像分割在许多应用中发挥着关键作用，如目标检测、场景理解和医学图像处理等。

本实验旨在探索不同的图像分割方法，并对其进行比较和评估。

二、实验方法本实验选择了两种常用的图像分割方法：基于阈值的分割和基于边缘的分割。

首先，我们使用Python编程语言和OpenCV库加载图像，并对图像进行预处理，如灰度化和平滑处理。

接下来，我们将详细介绍这两种分割方法的实现步骤。

1. 基于阈值的分割基于阈值的分割是一种简单而常用的分割方法。

它通过将图像像素的灰度值与预先设定的阈值进行比较，将像素分为前景和背景两类。

具体步骤如下：（1）将彩色图像转换为灰度图像。

（2）选择一个适当的阈值，将图像中的像素分为两类。

（3）根据阈值将图像分割，并得到分割结果。

2. 基于边缘的分割基于边缘的分割方法是通过检测图像中的边缘来实现分割的。

边缘是图像中灰度变化剧烈的区域，通常表示物体的边界。

具体步骤如下：（1）将彩色图像转换为灰度图像。

（2）使用边缘检测算法（如Canny算法）检测图像中的边缘。

（3）根据边缘信息将图像分割，并得到分割结果。

三、实验结果与讨论我们选择了一张包含多个物体的彩色图像进行实验。

首先，我们使用基于阈值的分割方法对图像进行分割，选择了适当的阈值进行实验。

实验结果显示，基于阈值的分割方法能够将图像中的物体与背景分离，并得到较好的分割效果。

接下来，我们使用基于边缘的分割方法对同一张图像进行分割。

实验结果显示，基于边缘的分割方法能够准确地检测出图像中的边缘，并将图像分割成多个具有边界的区域。

与基于阈值的分割方法相比，基于边缘的分割方法能够更好地捕捉到物体的形状和边界信息。

通过对比两种分割方法的实验结果，我们发现基于边缘的分割方法相对于基于阈值的分割方法具有更好的效果。

基于边缘的分割方法能够提供更准确的物体边界信息，但也更加复杂和耗时。

图像增强实验报告图像增强实验报告引言：图像增强是数字图像处理中的重要技术之一，它可以通过改变图像的亮度、对比度、色彩等参数，使图像更加清晰、细节更加突出。

本实验旨在探究不同图像增强方法对图像质量的影响，并比较它们的效果。

一、实验目的通过实验比较不同的图像增强方法，包括直方图均衡化、拉普拉斯算子增强、灰度变换等，对图像质量的影响，了解各种方法的优缺点，为实际应用提供参考。

二、实验步骤1. 实验准备：准备一组包含不同场景、不同光照条件下的图像样本，以及实验所需的图像处理软件。

2. 直方图均衡化：将图像的直方图进行均衡化，使得图像的像素值分布更加均匀，从而提高图像的对比度和亮度。

3. 拉普拉斯算子增强：使用拉普拉斯算子对图像进行边缘增强，突出图像的细节和纹理。

4. 灰度变换：通过调整图像的灰度级别，改变图像的亮度和对比度，使图像更加清晰明亮。

5. 实验结果分析：对比不同图像增强方法处理后的图像，分析它们在视觉效果上的差异，并根据实验结果评估各种方法的优劣。

三、实验结果与讨论在本次实验中，我们选择了一张室内拍摄的暗淡图像作为样本进行增强处理。

首先，我们对该图像进行了直方图均衡化处理。

结果显示，通过直方图均衡化，图像的亮度和对比度得到了明显的提升，细节也更加清晰可见。

然而，由于直方图均衡化是全局处理，可能会导致图像的局部细节过于突出，从而影响整体视觉效果。

接下来，我们采用了拉普拉斯算子增强方法。

通过对图像进行边缘增强，图像的纹理和细节得到了突出展示。

然而，拉普拉斯算子增强也存在一定的局限性，对于噪声较多的图像，可能会导致边缘增强过程中出现伪影和锯齿现象。

最后，我们尝试了灰度变换方法。

通过调整图像的灰度级别，我们改变了图像的亮度和对比度，使图像的细节更加突出。

与直方图均衡化相比，灰度变换方法更加灵活，可以根据实际需求对图像进行个性化的调整。

综合对比三种图像增强方法的实验结果，我们可以得出以下结论：直方图均衡化适用于对整体亮度和对比度进行提升的场景；拉普拉斯算子增强适用于突出图像的边缘和纹理；灰度变换方法可以根据实际需求对图像进行个性化调整。

图像分割实验报告《图像分割实验报告》摘要：图像分割是计算机视觉领域的重要研究方向，它在许多领域都有着重要的应用价值。

本实验旨在探究图像分割算法在不同场景下的表现，并对比不同算法的优缺点，为图像分割技术的进一步发展提供参考。

一、实验背景图像分割是指将图像划分成若干个具有独立语义的区域的过程。

图像分割技术在医学影像分析、自动驾驶、图像识别等领域都有着广泛的应用。

因此，对图像分割算法的研究和优化具有重要意义。

二、实验目的本实验旨在通过对比不同图像分割算法在不同场景下的表现，探究其优劣，并为图像分割技术的进一步发展提供参考。

三、实验内容1. 数据准备：收集不同场景下的图像数据，包括自然景观、医学影像、交通场景等。

2. 算法选择：选择常用的图像分割算法，如基于阈值的分割、边缘检测、区域生长等。

3. 实验设计：将不同算法应用于不同场景的图像数据上，对比它们的分割效果和计算速度。

4. 结果分析：对比不同算法的优缺点，并分析其适用场景和改进空间。

四、实验结果通过实验我们发现，在自然景观图像中，基于阈值的分割算法表现较好，能够有效地将图像分割成不同的颜色区域；而在医学影像中，边缘检测算法表现更为出色，能够准确地识别出器官的边缘；在交通场景中，区域生长算法表现较好，能够有效地区分不同的交通标志和车辆。

五、结论不同的图像分割算法在不同场景下有着不同的表现，没有一种算法能够适用于所有场景。

因此，我们需要根据具体的应用场景选择合适的图像分割算法，或者结合多种算法进行优化，以达到更好的分割效果。

六、展望未来，我们将继续探究图像分割算法的优化和改进，以适应不同场景下的需求。

同时，我们还将研究图像分割算法在深度学习和人工智能领域的应用，为图像分割技术的发展贡献力量。

通过本次实验，我们对图像分割算法有了更深入的了解，也为其在实际应用中的选择提供了一定的指导。

希望我们的研究能够为图像分割技术的发展做出一定的贡献。

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‎。

%（1）通过直方图均衡来增强图像，要求原图像、原图像直方图（灰度等级数200）、均衡化后图像、均衡化后直方图（灰度等级数200）显示在图1上clear all;I1 = imread('美丽图片.jpg');I=rgb2gray(I1);figure(1);subplot(2,2,1);imshow(I1);title('(1)原图像','fontsize',12);J=histeq(I,64);subplot(2,2,2);imshow(J);title('(1)直方图均衡后图像','fontsize',12);subplot(2,2,3);imhist(I,256);title('(1)原始灰度图像直方图','fontsize',12);subplot(2,2,4);imhist(J,256);title('(1)灰度图像均衡直方图','fontsize',12);%对图像进行规定灰度变换，必须做的是灰度取反，要求取反后图像、取反后图像直方图（灰度等级数200）显示在图2上J1=imadjust(I,[0 1],[1 0]);figure(2);subplot(1,2,1);imshow(J1);title('(2)取反图像','fontsize',12);subplot(1,2,2);imhist(J1);title('(2)取反图像直方图','fontsize',12);%(3）通过直方图规定化来增强图像，规定图像由自己编程实现，具体形状不限，要求原图像、规定化图像、规定化后图像、规定化后图像直方图（灰度等级数200）显示在图3上r=127;x=-r:r+1;sigma=20;y1=exp(-((x-80).^2)/(2*sigma^2));y2=exp(-((x+80).^2)/(2*sigma^2));y=y1+y2;y=y/sum(y); %归一化，使函数符合概率分布的sum(y)==1这样一个规律k=histeq(J1,y);figure(3);subplot(2,2,1);imshow(I);title('(3)原始图像','fontsize',12);subplot(2,2,2);plot(y);title('(3)规定图像','fontsize',12);subplot(2,2,3);imshow(k);title('(3)规定化后的图像','fontsize',12);subplot(2,2,4);imhist(k);title('(3)规定化后的图像直方图','fontsize',12);%（4）通过拉普拉斯算子来锐化图像，要求原图像、卷积后图像、锐化I2=double(I); %转换数据类型为double双精度型H=[0 1 0,1 -4 1,0 1 0]; %拉普拉斯算子J2=conv2(I2,H,'same'); %用拉普拉斯算子对图像进行二维卷积运算figure(4);subplot(1,2,1);imshow(J2);title('(4)卷积后图像','fontsize',12);M=I2-J2; %增强的图像为原始图像减去拉普拉斯算子滤波的图像subplot(1,2,2);imshow(M);title('(4)锐化滤波处理','fontsize',12);%（5）通过人工选择法对图像进行分割，选择阈值自定义，要求原图像、分割后图像显示在图5上[width,height]=size(I);%获取图像的高度和宽度figure(5);subplot(1,2,1);imshow(I);title('(5)原图像','fontsize',12);T1=80;%用人工选择法，选择阈值为80for i=1:widthfor j=1:heightif(I(i,j)<T1) %用人工选择阈值80对图像进行分割BW1(i,j)=0;elseBW1(i,j)=1;endendendsubplot(1,2,2);imshow(BW1);title('(5)分割后图像','fontsize',12);。

图像增强和图像分割一、实验目的：掌握用空间滤波进行图像增强的基本方法，掌握图像分割的基本方法。

二、 实验要求：1、测试图像1中同时含有均值为零的均匀分布噪声和椒盐噪声。

用大小为5×5的算术均值滤波器和中值滤波器对图像进行处理，在不同窗口中显示原图像及各处理结果图像，并分析哪一种滤波器去噪效果好2、对测试图像2进行图像分割，求出分割测试图像2的最佳阈值。

分别显示原图、原图的直方图（标出阈值）、和分割后的二值图。

实验内容：1. 实验原理1) 图像增强：流程图：图像增强可以通过滤波的方式来完成，即消除一部分的噪声。

滤波又可以分为均值滤波和中值滤波。

1. 中值滤波原理：中值滤波就是选用一个含有奇数个像素的滑动窗口，将该窗口在图像上扫描，把其中所含像素点按灰度级的升（或降）序排列，取位于中间的灰度值来代替窗口中心点的灰度值。

对于一维序列{N f }： 21,},...,,...,{-=∈=+-m u N i f f f Med y ui i u i i对于二维序列{ij F }：为滤波窗口W y ij F Med Wij }{=2. 均值滤波原理：对于含噪声的原始图像g(s,t)的每一个像素点去一个领域N ，用N 中所包含的相速的灰度平均值，作为领域平均处理后的图像f(x,y)的像素值，即：∑∈=xyS t s t s g mn y x f ),(),(1),(ˆ 2) 图像分割：图像分割：依据图像的灰度、颜色等特征，将一幅图像分为若干个互不重叠的、具有某种同质特征的区域。

本实验中我们是根据灰度值，将灰度值大于阈值T 的像素统一置为255，小于的则置为0。

如何求出最合适的分割阈值，则需要用到迭代算法。

迭代法算法步骤：(1) 初始化阈值T (一般为原图像所有像素平均值)。

(2) 用T分割图像成两个集合：G1 和G2，其中G1包含所有灰度值小于T的像素，G2包含所有灰度值大于T的像素。

(3) 计算G1中像素的平均值m1及G2中像素的平均值m2。

实验一 图像增强和图像分割实验（1）分别用图中给出的直线和曲线作为增强函数进行增强，比较它们的效果并讨论其特点。

线性变换 对指数变换图片1 图片2实验步骤：1. 在MATLAB 中编写灰度图像的线性变换点运算程序图片1处理程序I=imread('图片1.png'); %读入原图像I=im2double(I);%转换数据类型为double [M,N]=size(I);figure(1);imshow(I);%显示原图像 title('原图像'); figure(2); I=rgb2gray(I);E2(s)E3(s)E1(s)L-1 L-1E5(s)E4(s)L-1L-1%转化为灰度图像[H,x]=imhist(I,64); stem(x,(H/M/N),'.'); title('原图像');%tan=30`a=sqrt(3)/3;b=0;y=a.*I+b;figure(3);imshow(y);title('tan=30'); figure(4);[H,x]=imhist(y,64); stem(x,(H/M/N),'.'); title('tan=30');%tan=45`a=1;b=0;y=a.*I+b; figure(5);imshow(y);title('tan=45'); figure(6);[H,x]=imhist(y,64); stem(x,(H/M/N),'.'); title('tan=45');%tan=60`a=sqrt(3);b=0;y=a.*I+b;figure(7);imshow(y);title('tan=60'); figure(8);[H,x]=imhist(y,64); stem(x,(H/M/N),'.'); title('tan=60');实验结果如下图所示：原图像图片1的原图像tan=30图片1的30度线性变换图像tan=45图片1的45度线性变换图像tan=60图片1的60度线性变换图像原图像的直方图 30度变换后直方图tan=45图片2处理程序参考图片1处理程序。