实验二--基本灰度变换及直方图处理

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1、实验二基本灰度变换及直方图处理一、实验目的1、掌握读写图像的基本操作2、掌握MATLAB语言中图像数据与信息读写的方法3、理解图像灰度变换处理在图像增强的作用4、掌握灰度直方图的方法，了解灰度直方图的灰度变换及均衡化的方法二、实验内容与要求复制若干图形文件至MATLAB目录下WORK文件夹中1、熟悉MATLAB语言中对图像数据读取，显示等基本函数特别需要熟悉以下命令：熟悉imread()函数、imwrite()函数、size()函数、subpolot()函数、figure()函数。1）将MATLAB目录下work文件夹中的图像文件读出，用到imread、imfinfo等

2、文件，观察一下图像数据，了解一下数字图像在MATLAB中的处理就是处理一个矩阵。将这个图像显示出来（用imshow）.尝试修改map颜色矩阵的值，再将图像显示出来，观察图像颜色的变化。2）将MATLAB目录下work文件夹中的图像读出，用rgb2gray()将其转化为灰度图像，记为变量B2、图像灰度变换处理在图像增强的作用读入不同情况的图像，请自己编辑和调用MATLAB函数用常用灰度变换函数对输入图像进行灰度变换，比较新颖的处理效果3、绘制图像直方图的方法，对图像进行均衡化处理请自己编程和调用MATLAB函数完成如下实验1）显示B的图像及直方图，可以发现其灰度值集中在一

3、段区域，用imadjust函数将它的灰度值调整到【0，1】之间，并观察调整后的图像与原图像的差别，调整后的灰度直方图与原灰度直方图的区别。2）对B进行直方图均衡化处理，试比较与原图的异同3）对B进行如图所示的分段线性变换处理，试比较与直方图均衡化处理的异同。图一分段线性变换函数三、实验原理与算法分析1、灰度变换灰度变换是图像增强的一种重要的手段，她常用于改变图像的灰度范围及分布，是图像数字化及图像显示的重要手段1)图像反转(1)灰度级范围[0，L-1]的图像反转可由下式获得s=L-1-r(2)特点：“实现反白”。(3)应用范围：特别适用于嵌入于图像暗色区域的白色或灰色细

4、节。2）(1)公式表示c为常数(2)特点“扩展低输入，压缩高输入”。(3)应用范围　　当原图动态范围太大，超出显示设备的范围时，如直接显示原图则一部分细节可能丢失。此时可采用对数变换。如傅里叶频谱的显示。3）幂次变换(1)公式表示(2)特点：非常灵活。(3)应用范围:　　比较广泛，可代替对数变换和反对数变换。4）对比度拉伸：在实际应用中为了突出图像中感兴趣的研究对象，常常要求局部扩展拉伸某一范围的灰度值，或对不同范围的灰度值进行不同的拉伸处理，即分段线性拉伸。其对应的数学表达式为：2、直方图均衡化直方图均衡是直方图修正技术中的一种常用的方法。灰度直方图的横坐标是灰度级，

5、纵坐标是该灰度级出现的频度，它是图像最基本的统计特征，依据定义，在离散形式下，用rk代表离散灰度级，用用pr(rk)代替pr(r)，用频数近似代替概率值，即式中：nk为图像中出现rk级灰度的像素数，n是图像像素总数，rk代表离散灰度级pr(rk)代表概率密度函数,表示原始图像的灰度分布，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：当灰度级是离散值的时候，可用频数近似代替概率值，即式中：l是灰度级的总数目，nk为图像中出现第rk级灰度的次数，n是图像像素总数目,pr(rk)是取第K级灰度值的概率.所以积分可以表示为下列累积分布函数（CDF）

6、:四、实验步骤1、熟悉MALAB语言中对图像数据的读取，显示等基本操作1）文件读取与信息显示2)灰度图像转化3)调整灰度对比度2、绘制图像直方图的方法1)图像直方图（先把一副图像的直方图显示出来）（1）直方图均衡化（2）直方图规定化2）对比度调整五、思考题1.数字图像直方图均衡化之后直方图为什么不是绝对平坦的？2.如何实现图像局部直方图均衡化？