实验指导书(新版)_图像处理.doc

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1、《图象处理》实验指导书电子工程实验室编写适用专业：电子信息工程电子信息科学与技术江苏科技大学电子信息学院2006年6月前言《图象处理》课程主要介绍图像和图像处理的基本概念，图像的数学模型，数字图像的获取，数字图像处理系统的基本结构和和各部分基本功能，图像的基本处理方法（如图像的变换技术、图像平滑、图像灰度变换、图像锐化等），图像的压缩编码、以及图像的分割等理论。学生学习本课程应在理解原理的基础上，掌握各种基本的图像处理方法。《图象处理》课程的实验开设目的：首先是加深理解在课堂上获得的理论知识，将理论知识形象化；同时学习各种

2、图像处理技术的实际编程实现，加强编程能力，积累实际经验；另外通过一些综合性实验达到对已学过的其它课程知识融会贯通的效果。《图象处理》课程开设的实验如下：实验一二维变换技术（综合）：主要加深学生对DFT、DCT等变换技术的掌握，以及对图像频域分析方法的研究。实验二多媒体系统中的图像处理（综合）：主要加深学生对灰度变换、图像平滑、图像锐化、中值滤波等图像处理方法的掌握。本实验指导书适合电子信息工程专业以及电子信息科学技术专业使用。目录实验一：二维变换技术5实验二：多媒体系统中的图像处理9实验一：二维变换技术实验学时：4学时实验

3、类型：综合实验要求：必修知识点：信号的频域变换技术；图像的频域特性；MATLAB的使用。一、实验目的1、了解图像变换的意义和手段。2、熟悉DFT、DCT等变换的基本原理。3、了解二维图像频谱的分布特点。二、实验内容使用MATLAB编程语言，编写DFT、DCT等变换程序，将图像从时域换到频域。分析图像频域分布的特点。三、实验原理、方法和手段图象处理的方法主要分为两大类：一个是空间域处理法，一个是频域法（或称变换域法）。在频域法处理中最为关键的预处理便是二维变换处理。通过二维变换技术，能把空间域的图像转变到频域上进行研究，从而

4、能很容易的了解到图像的频域成分，进行相应的处理。二维变换现已被用于图像增强、图像复原、图像编码、图像描绘和图像特征抽取等各种图像处理技术中。1、二维离散傅立叶变换在图像二维变换处理中广泛使用的是二维离散傅立叶变换，它的输入和输出均为离散形式，有利于计算机处理，并且存在快速算法，即快速傅立叶变换FFT。（1）二维傅立叶变换的定义二维离散傅立叶变换：对于M×N图象对于N×N图像：（2）二维傅立叶变换的性质主要有：l可分离性二维傅立叶变换可以用两次一维傅立叶变换来完成，即可以采用一维快速傅立叶变换来实现二维傅立叶变换。l平移性空

5、间域平移：频率域平移：l旋转性质平面直角坐标改写成极坐标形式：做傅立叶代换有：如果被旋转则被旋转同一角度。即有傅立叶变换对：（3）MATLAB提供了fft()、fft2()、fftn()函数分别实现一维、二维、N维的离散傅立叶变换的快速傅立叶算法。用ifft()、ifft2()、ifftn()函数来实现一维、二维、N维的快速傅立叶反变换。2、离散余弦变换DCT离散余弦变换是在离散傅立叶变换的基础上发展出的一种新的实数域的变换，它的变换核为余弦函数。离散余弦变换的计算速度块，有利于图像压缩核其他处理，是目前图像处理中运用的最

6、多的一种变换。（1）离散余弦变换的定义二维DCT变换：对于N×N图像（2）MATLAB提供了dct2()、idct2()函数分别实现离散余弦变换核离散余弦反变换。3、沃尔什一哈达玛变换沃尔什一哈达玛变换是一种矩阵元素值仅由1或-1组成的正交变换矩阵，因此，用这种变换矩阵作变换处理时，仅用到加、减法运算，可大大提高变换处理速度。（1）沃尔什一哈达玛变换的定义（2）MATLAB中提供了hadamard()用于产生一个N阶的哈达玛矩阵，实现哈达玛变换。四、实验组织运行要求1、学生在进行实验前必须进行充分的预习，熟悉实验内容。2、

7、学生根据实验要求，编写相应的程序。3、学生严格遵守实验室的各项规章制度，注意人身和设备安全，配合和服从实验室人员管理。4、教师在学生实验过程中予以必要的辅导，独立完成实验。5、采用集中授课形式。五、实验条件1、具有WINDOWS98/2000/NT/XP操作系统的计算机一台2、MATLAB编程软件六、实验步骤1、图像的离散傅立叶变换：首先在MATLAB中调用显示函数显示原始图像，然后对图像做二维离散傅立叶变换，显示二维傅立叶变换的图像。分析二维傅立叶变换图像中所表现的原始图像的频域特性。2、图像的离散余弦变换：首先在MAT

8、LAB中调用显示函数显示原始图像，然后将图像转变为灰度图像，对灰度图像做离散余弦变换，将图像离散余弦变换值小于10的置为0，然后进行离散余弦反变换。最后显示灰度图像、离散余弦变换图像及反变换后的图像，并与原始图像进行比较。分析两幅图像产生差异的原因。3、图像的沃尔什一哈达玛变换（选做）：在MATLAB中