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1、武汉理工大学学生实验报告书实验课程数字图像处理学院信息工程学院班级姓名指导教师聂明新学号54武汉理工大学2013年6月10日54武汉理工大学实验一.图像增强1.实验目的1.图像增强是数字图像处理的基本内容之一，通过该试验了解图像增强的方法。2.图像增强的目的是为了某种应用目的去改善图像质量2.实验原理2.1.图像增强原理图像增强方法从增强的作用域出发，可分为空间域增强和频率域增强两种。频率域方法在图像的某个频率域中对变换系数进行处理,然后通过逆变换获得增强图像。空间域方法对图像进行点运算,是一种既简单又重要的图像处理技术,它能让用户改变图像上像素点的灰度值,这样通过点运算处理将产生一幅新
2、图像。2.2.图像增强方法图像增强方法从增强的作用域出发可分为空间域增强和频率域增强两种。常见的图像增强方法有：对比度增强法、直方图均衡化、平滑噪声和锐化等。我们在这里选择直方图均衡化。直方图均衡化是将原图像通过某种变换，得到一幅灰度直方图为均匀分布的新图像的方法。直方图均衡化算法是图像增强空域法中的最常用、最重要的算法之一。它以概率理论作基础,运用灰度点运算来实现直方图的变换,从而达到图像增强的目的。这些方法是不以图像保真为原则的,它们是通过增强处理设法有选择地突出某些对人或机器分析感兴趣地信息,抑制一些无用信息,以提高图像地使有价值。在实际应用中,应针对不同的图像应采用不同的图像增强
3、方法,或同时采用几种适当的增强算法进行实验,从中选出视觉效果较好的、计算不复杂的、又合乎应用要求的一种算法。2.3.直方图均衡化的原理54武汉理工大学为了改善图像质量，可以对灰度分布进行变换改变，其中一种方法称为直方图均衡化处理。直方图均衡化处理是以累积分布函数变换法为基础的直方图修正法。假定变换函数为式中ω是积分变量，而T(r)就是r的累积分布函数。这里，累积分布函数是r的函数，并且单调地从0增加到1，所以这个变换函数满足T(r)在0≤r≤1内单值单调增加。可以证明，用r的累积分布函数作为变换函数可产生一幅灰度级分布具有均匀概率密度的图像。其结果扩展了像素取值的动态范围。通常把为得到均
4、匀直方图的图像增强技术叫做直方图均衡化处理或直方图线性化处理。用离散形式表示累积分布函数为：2.4.直方图均衡化步骤2.4.1列出原始图像灰度级fj,j=0,1,…,k,…,L-1;2.4.2统计各灰度级的象素数目，nj,j=0,1,,…,k,…,L-1;2.4.3计算原始图像直方图Pf(fj)=nj/n，n为原始图像总的象素数目；2.4.4计算累积分布函数c(f);2.4.5应用转移函数，计算映射后的灰度级,gi=INT[(gmax-gmin)c(f)+gmin+0.5]2.4.6统计映射后各灰度级的象素数目ni,i=0,1,…,p-1;2.4.7计算输出图像直方图Pg(gi)=nj/
5、n，i=0,1,…,p-1;2.4.8用fj和gi的映射关系，修改原始图像灰度级，获得直方图近似均匀分布的输出图像。3.实验内容3.1.图像直方图：灰度级直方图是一种统计表达，他反映了该图中的不同灰度级出现的统计概率3.2.计算出一幅灰度图象的直方图；clearcloseall54武汉理工大学I=imread（‘D:ProgramFilesMATLABR2008atoolboximagesimdemosCameraman.bmp’);imhist(I)title('实验一（1）直方图')3.3.对灰度图像进行简单的灰度线形变换原图像f(m,n)的灰度范围[a,b]；线形变换
6、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)灰度变换是图像增强的重要方法之一，它不改变图像内的空间关系，可使图像动态范围增大，对比度得到扩展，使图像特征明显，更加清晰。可表示为：根据变换函数的形式，灰度变换分为线性变换，分段性变换和非线性变换。假定图像f(m,n)的灰度范围为[a,b]，变换后的图像g(m,n)的灰度范围线性的扩展至[a’,b’]，其数学表达式如下：clearcloseallI=imread('D:ProgramFilesMATLABR2008atoolboximagesimdemosCame
7、raman.bmp');figuresubplot(2,2,1)imshow(I);title('试验2-灰度线性变换');subplot(2,2,2)histeq(I);54武汉理工大学clearcloseallI=imread('D:ProgramFilesMATLABR2008atoolboximagesimdemosCameraman.bmp');figuresubplot(2,2,1)imshow(I)J=i
