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武汉理工大学专业综合课设《图像频率域处理程序设计》

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专业综合课程设计任务书 学生姓名:专业班级:电信 1005班 指导教师:李达工作单位: 信息工程学院 题 目:图像频率域处理程序设计 初始条件: （1） 提供实验室机房及其matlab软件； （2） 数字图像处理的基本理论学习。

要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体

要求): （1）掌握频率域处理的基本原理，利用matlab设计程序完成以下功能； （2）选择二幅大小不一的256级的灰度图像； （3）用频域方法计算它们的空间域的运算结果； （4）频域中需要利用周期延拓的方法计算空域中的相关结果，分析周期延拓的必要性； （5）对结果进行分析； （6）要求阅读相关参考文献不少于5篇； （7）根据课程设计有关规范，按时、独立完成课程设计说明书。

时间安排: (1) 布置课程设计任务,查阅资料,确定方案四天； (2) 进行编程设计一周； (3) 完成课程设计报告书三天；

指导教师签名: 年月日

系主任(或责任教师)签名: 年月日 武汉理工大学《专业综合》课程设计

1 目录 1 MATLAB简介 ........................................................................................................... 1 1.1MATLAB的简介 ............................................................................................. 1 1.2应用.................................................................................................................. 2 1.3Matlab的特点 .................................................................................................. 2 1.4 MATLAB的优势 ............................................................................................ 3 2 图像频域处理的概述................................................................................................ 6 3 二维傅里叶变换........................................................................................................ 7 3.1 二维连续傅里叶变换..................................................................................... 7 3.2 二维离散傅里叶变换..................................................................................... 8 3.3 二维离散傅里叶变换的性质......................................................................... 8 3.4 周期延拓在卷积中的作用............................................................................. 9 4 程序设计的基本步骤.............................................................................................. 14 4.1 检查图片格式............................................................................................... 14 4.2 用MATLAB转换成灰度图像 .................................................................... 16 4.3 程序设计....................................................................................................... 17 5 运行结果及结果分析.............................................................................................. 20 6 心得体会.................................................................................................................. 23 参考文献...................................................................................................................... 24

摘要 图像的频域处理是指根据一定的图像模型，对图像频谱进行不同程度修改的技术。二维正交变换是图像处理中常用的变换，其特点是变换结果的能量分布向低频成份方向集中，图像的边缘、线条在高频成份上得到反映，因此正交变换在图像处理中得到广泛运用。傅里叶作为一种典型的正交变换，在数学上有比较成熟和快速的处理方法。卷积特性是傅里叶变换性质之一，由于它在通信系统和信号处理中的重要地位－－应用最广。在用频域方法进行卷积过程中尤其要注意傅里叶变换的周期性，注意周期延拓的重要作用，本次课设将对此作详细的介绍。 关键字：频域处理，二维傅里叶变换，卷积，周期延拓 1

1 MATLAB简介 1.1MATLAB的简介 MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。 武汉理工大学《专业综合》课程设计

2 1.2应用

MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作： ●数值分析 ●数值和符号计算 ●工程与科学绘图 ●控制系统的设计与仿真 ●数字图像处理 ●数字信号处理 ●通讯系统设计与仿真 ●财务与金融工程 MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。

1.3Matlab的特点 ●此高级语言可用于技术计算 ●此开发环境可对代码、文件和数据进行管理 ●交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题 ●数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等 ●二维和三维图形函数可用于可视化数据 ●各种工具可用于构建自定义的图形用户界面 ●各种函数可将基于MATLAB的算法与外部应用程序和语言（如 C、C++、Fortran、Java、COM 以及 Microsoft Excel）集成 武汉理工大学《专业综合》课程设计 3 1.4 MATLAB的优势

（1）友好的工作平台和编程环境 MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。 （2）简单易用的程序语言 Matlab一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M文件）后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C＋＋语言基础上的，因此语法特征与C＋＋语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。 （3）强大的科学计算机数据处理能力 MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++ 。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、

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《数字图像处理武汉理工》第二章实验指导

《数字图像处理武汉理工》第二章实验指导

第二章 实验指导2.4.1实验1 像素的4连通和8连通1、实验内容试求下图的8连通以及4连通，并讨论其区别。

1 0 0 1 01 1 1 0 00 1 1 1 00 0 0 1 1图2.2 像素图2、实验原理根据2.3节所述的像素间的基本关系，实现对像素间的连通关系。

3、实验方法及程序观察图2.2中的像素值为1的像素关系，分别判断其中的4连通性和8连通性。

4、实验结果与分析其中1的8连通区域有1个1 0 0 101 1 1 0 00 1 1 1 00 0 0 1 1图2.3 像素值为1的8连通结果4连通区域有两个1 0 0 1 01 1 1 0 00 1 1 1 00 0 0 1 1图2.4 像素值为1的4连通结果从上述结果可以看出，在采用不同的连通方法，其连通区域有不同的变化。

5、思考题4连通与8连通除了能够采用递归的方法实现以外，能否采用其它方法，试比较不同方法在内存和算法复杂度上的占用情况。

2.4.2实验2 图像采样1、实验内容试对lena图像分别进行4和16倍减采样，查看其减采样效果2、实验原理根据2.2.2节所述的图像采样原理，根据给出图像实现图像采样过程。

3、实验方法及程序使用MA TLAB，对图像进行减采样。

a=i m r e a d('e:\i_l e n a.J P G');b=r g b2g r a y(a);[w i d,h e i]=s i z e(b);%4倍减抽样q u a r t i m g=z e r o s(w i d/2+1,h e i/2+1);i1=1;j1=1;f o r i=1:2:w i df o r j=1:2:h e iq u a r t i m g(i1,j1)=b(i,j);j1=j1+1;e n di1=i1+1;j1=1;e n df ig u r ei m s h o w(u i n t8(q u a r t i m g))%16倍减抽样q u a r t i m g=z e r o s(w i d/4+1,h e i/4+1);i1=1;j1=1;f o r i=1:4:w i df o r j=1:4:h e iq u a r t i m g(i1,j1)=b(i,j);j1=j1+1;e n di1=i1+1;j1=1;e n df ig u r ei m s h o w(u i n t8(q u a r t i m g))4、实验结果与分析1）实验结果如图2.4所示。

武汉大学数字图像处理课程综合实习实习报告.

武汉大学数字图像处理课程综合实习实习报告.

武汉大学数字图像处理课程综合实习实习报告.数字图像处理课程综合实习实习报告学院班级学号姓名日期指导教师一、实习目的和意义本实习内容旨在让同学们通过用VC等高级语言编写数字图像处理的一些基本算法程序，来巩固和掌握图像处理技术的基本技能，提高实际动手能力，并通过实际编程了解图像处理软件的实现的基本原理。

为学生进一步学习数字摄影测量、遥感和地理信息系统等专业课程以及应用图像处理解决实际问题奠定基础。

二、实习原理和方法实习一实现RAW->BMP格式的转换RAW格式：文件按照数字图像组成的二维矩阵，将像素按行列号顺序存储在文件中。

这种文件只含有图像像素数据，不含有信息头，因此，在读图像时，需要根据文件大小，计算图像所包含的行列号，或者需要事先知道图像大小（矩阵大小）。

但这种文件读取和保存简单。

RAW文件按图像上行到下行、左列到右列顺序存储，而BMP文件数据区按图像上下行到上行、左列列到右列顺序存储到数据区。

实现RAW文件到BMP文件的转换，需要为BMP文件生成文件头、信息头、颜色表、数据区，将RAW文件数据区赋值到BMP文件数据区。

实习二灰度线性变换点运算是指像素值（即像素点上的灰度值）通过运算改变之后，可以改善图象的显示效果。

这是一种像素的逐点运算，是旧图象与新图象之间的映射关系，是一种简单但却十分有效的一种图象处理手段。

常用方法有灰度线性变换、直方图均衡、对比度调整、直方图规定化、对数变换、指数变换、密度分割等方法。

灰度的线性变换就是指图像的中所有点的灰度按照线性灰度变换函数进行变换。

灰度变换方程如下：D0=f(Di)=a*Di+b该方程为线性方程。

式中参数Di为输入图像的像素的灰度值，参数D0为输出图像的灰度，a和b由给定条件确定。

实习三图像局部处理：高通滤波和低通滤波局部处理在处理某一像素时，利用与该像素相邻的一组像素，经过某种变换得到处理后图像中某一点的像素值。

目标像素的邻域一般是由像素组成的二维矩阵，该矩阵的大小为奇数，目标像素位于该矩阵的中央，即目标像素就是区域的中心像素。

遥感图像处理实验报告_图像的频率域滤波处理

遥感图像处理实验报告_图像的频率域滤波处理

遥感图像处理实验报告（2013 —2014 学年第1学期）实验名称：图像的频率域滤波处理实验时间：实验地点：指导教师：专业班级：姓名：学号：一：实验目的1：掌握滤波器在程序语言中的定义算法2：理解图像的频率域与空间域之间的区别与联系3：在频率域对图像进行处理，达到平滑（低通滤波）与锐化（高通滤波）的目的二：实验内容1：在Matlab中定义滤波器2：对图像进行频率域处理3：对频率域的处理结果，结合第3次实验（空间域处理）结果进行对比，给出评价三：实验代码及Matlab使用心得（注释中）%清屏，清除工作空间，关闭所有绘图窗口clc;clear all;close all;%读取图像，并建立一个窗口，显示原始图像I = imread('C:\Users\浮生\Desktop\大三\Matlab\data\lena.png', 'png')figure(1)imshow(I)title('原始图像')%图像傅立叶变换%fft(X)函数的作用是，返回矩阵X的【二维离散傅立叶变换】结果%fft()函数采用快速傅立叶变换算法，运算结果的行列数与被变换矩阵的规格相同F = fft2(I);%fftshift()函数的功能则是把FFT的DC分量移动到频谱矩阵的中心%在直观上，就是把低频信息移到矩阵中心，便于直观观看图像的频谱F = fftshift(F);%由于FFT的运算结果的数值跨幅过大%直接显示的话只能看到一个小亮点%为了显示的直观，我们需要自行定义灰度显示幅度%在本例中，我们定义显示幅度为0-50000figure(2);imshow(abs(real(F)), [0 50000]);title('频率域图像')%%%%%%定义滤波器之前的准备工作%%%%%[m n] = size(I);%读取图像的规格p = m/2;%定义两个计数器p和qq = n/2;%用以控制滤波器的遍历过程image = zeros(m,n);%%%%%%截止频率为50的理想低通滤波器%%%%%%%低通滤波器，即让频率高于阈值的信号值为0，而在阈值之下的所有信号保持原样%反映在图像操作中，将去除高频信息，达到平滑的效果lowpass_50 = F;for u = 1:mfor v = 1:nif sqrt((u-p)^2 + (v-q)^2) < 50%什么也不做;elselowpass_50(u, v) = 0;endendend%显示频率域图像figure(3);imshow(abs(real(lowpass_50)), [0 50000]);title('频率域图像截止频率为50的理想低通滤波器');%傅立叶逆运算反算图像image = ifftshift(lowpass_50);%还原矩阵image = ifft2(image);%傅立叶逆运算image = abs(real(image));%复数取实部%显示处理结果图像figure(4);imshow(image, []);title('处理结果截止频率为50的理想低通滤波器')%%%%%%截止频率为100的理想低通滤波器%%%%%%lowpass_100 = F;for u = 1:mfor v = 1:nif sqrt((u-p)^2 + (v-q)^2) < 100%什么也不做;elselowpass_100(u, v) = 0;endendend%显示频率域图像figure(5);imshow(abs(real(lowpass_100)), [0 50000]);title('频率域图像截止频率为100的理想低通滤波器'); %傅立叶逆运算反算图像image = ifftshift(lowpass_100);%还原矩阵image = ifft2(image);%傅立叶逆运算image = abs(real(image));%复数取实部%显示处理结果图像figure(6);imshow(image, []);title('处理结果截止频率为100的理想低通滤波器')%%%%%%截止频率为50的理想高通滤波器%%%%%% highpass_50 = F;for u = 1:mfor v = 1:nif sqrt((u-p)^2 + (v-q)^2) < 50highpass_50(u, v) = 0;else%什么也不做;endendend%显示频率域图像figure(7);imshow(abs(real(highpass_50)), [0 50000]);title('频率域图像截止频率为50的理想高通滤波器');%傅立叶逆运算反算图像image = ifftshift(highpass_50);%还原矩阵image = ifft2(image);%傅立叶逆运算image = abs(real(image));%复数取实部%显示处理结果图像figure(8);imshow(image, []);title('处理结果截止频率为50的理想高通滤波器')%%%%%%截止频率为100的理想高通滤波器%%%%%% highpass_100 = F;for u = 1:mfor v = 1:nif sqrt((u-p)^2 + (v-q)^2) < 100highpass_100(u, v) = 0;else%什么也不做;endendend%显示频率域图像figure(9);imshow(abs(real(highpass_100)), [0 50000]);title('频率域图像截止频率为100的理想高通滤波器');%傅立叶逆运算反算图像image = ifftshift(highpass_100);%还原矩阵image = ifft2(image);%傅立叶逆运算image = abs(real(image));%复数取实部%显示处理结果图像figure(10);imshow(image, []);title('处理结果截止频率为100的理想高通滤波器')%%%%%%截止频率为50的巴特沃斯低通滤波器%%%%%% for u = 1:m,for v = 1:nD=sqrt((u-p)^2 + (v-q)^2);Butterworth(u,v)=1/(1+D/50)^(2*2);endend%显示频率域图像figure(11);imshow(abs(real(Butterworth)), []);title('频率域图像截止频率为50的巴特沃斯低通滤波器'); %傅立叶逆运算反算图像image = F.*Butterworth;image = ifftshift(image);image = abs(ifft2(image));%显示处理结果图像figure(12);imshow(image, []);title('处理结果截止频率为50的巴特沃斯低通滤波器')%%%%%%截止频率为50的高斯低通滤波器%%%%%%for u=1:m,for v=1:nD=sqrt((u-p)^2 + (v-q)^2);Gaussian(u,v)=exp(-D^2/(2*50^2));endend%显示频率域图像figure(13);imshow(abs(real(Gaussian)), []);title('频率域图像截止频率为50的高斯低通滤波器'); %傅立叶逆运算反算图像image = F.*Gaussian;image = ifftshift(image);image = abs(ifft2(image));%显示处理结果图像figure(14);imshow(image, []);title('处理结果截止频率为50的高斯低通滤波器');四：实验结果（仅列一例）五：实验心得1：相较空域滤波，频率域滤波的算法复杂度更高。

同态滤波课程设计报告

同态滤波课程设计报告

专业综合课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:所在学院:信息工程学院题目:图像同态滤波增强处理程序设计初始条件:（1）提供实验室机房及其 matlab 软件；（2）数字图像处理的基本理论学习。

要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求):（1）掌握图像同态滤波处理的基本原理，利用 matlab 设计程序完成以下功能；（2）选择一幅 256 级的灰度图像；（3）该图像被乘性噪声所污染，得到污染后的图像；（4）对污染后的图像作 Fourier 变换，得到频谱图像；（5）设计同态滤波器对频谱图像进行同态滤波处理；（6）对同态滤波处理后的结果图像作逆 Fourier，得到增强后的滤波结果，显示结果图，并对结果进行分析比较；（7）要求阅读相关参考文献不少于 5 篇；（8）根据课程设计有关规范，按时、独立完成课程设计说明书。

时间安排：(1) 布置课程设计任务,查阅资料,确定方案四天；(2) 进行编程设计一周；(3) 完成课程设计报告书三天；指导老师签名：年月日系主任（负责老师）签名：年月日目录摘要 (I)1 MATLAB的简介及应用 (1)1.1 MATLAB简介 (1)1.3 MATLAB特点 (2)2 设计目的 (4)3 同态滤波器设计原理 (4)3.1 基本概念 (4)3.2 同态信号处理 (4)3.3 相乘信号的同态滤波处理 (5)4 用同态滤波技术进行图像增强处理 (7)4.1 简单的图像形成模型和特性 (7)4.2 同态滤波改善图像的数学模型 (7)4.3 同态滤波函数的确定 (9)5 同态滤波器程序及MATLAB软件仿真 (10)5.1 同态滤波器程序设计 (10)5.2 仿真结果图 (11)6 心得体会 (12)参考文献 (13)摘要在图像采集过程中,由于实际环境中成像条件的限制,造成图像的背景光照不均匀，当照度不均匀时,图像上对应照度暗的部分,其细节就较难分辨。