《数字图像处理课内实验new.doc

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1、《数字图像处理》课内实验实验一直方图均衡一、实验题目：直方图均衡二、实验目的：在学习图像直方图的概念、计算方法、性质和相关应用基础上，生成、绘制图像的直方图，并应用MATLAB编程实现图像直方图均衡化程序。三、实验内容：（1）计算并绘制图像直方图；（2）编程实现图像的直方图均衡化处理，显示均衡前后的直方图和图像；四、预备知识：（1）熟悉图像读写和显示；（2）理解图像直方图的概念及用途；（3）理解直方图均衡化的概念及应用背景；五、实验原理：在对图像进行处理之前，了解图像整体或局部的灰度分布情况非常必要。对图像的灰度分布进行分析的重要手段就是建立图像

2、的灰度直方图（DensityHistogram），利用图像灰度直方图，可以直观地看出图像中的像素亮度分布情况；通过直方图均衡化，可以对图像的质量进行调整。（1）生成并绘制图像的直方图假设一幅数字图像的像素总数为N，在范围[0，G]内共有L个灰度级，其直方图定义为离散函数，其中，rk是区间[0，G]内的第K级的亮度，nk是灰度级为rk的图像中的像素数。对于uint8类图像，G的值为255；对于uint16类图像，G的值为65535；对于double类图像，G的值为1.0。记住，MATLAB中的索引不能为0，故r1相当于灰度级0，r2相当于灰度级1，

3、如此等等，rL相当于灰度级G。其中，uint8类图像或uint16类图像中G=L-1。通常，会用到归一化直方图，即用所有元素h(rk)除以图像中的像素总数N所得到的图形：20/20P(rk)表示灰度级rk出现的频数。MATLAB图像处理工具箱提供了imhist函数来计算和显示图像的直方图，其调用格式为：imhist(I,b)[COUNTS,X]=imhist(I)其中I为输入图像，b为指定的灰度级数目，默认值为256。[COUNTS,X]=imhist(…)返回直方图统计的数据和相应的灰度级向量X。使用表达式p=imhist(I,b)/N就可简单

4、地获得归一化直方图，这里N为图像中的像素总数。显示图像’lean.bmp’的直方图及归一化直方图，如图1.2.1所示。(a)原图(b)直方图(c)归一化直方图图1.2.1灰度图像的直方图及归一化直方图如果图像的灰度分别集中在较窄的区间，从而引起图像细节的模糊，为了增强图像，可通过改善各部分亮度的比例关系，即通过直方图的方法来实现。这种方法是以概率论为基础的，常用的方法有直方图均衡化和直方图匹配（规定化）。(2)直方图均衡化直方图均衡化也叫做直方图均匀化，是将一已知灰度概率密度分布的图像，经过某种变换，变成一幅具有均匀灰度概率密度分布的新图像，此时

5、图像的熵最大，图像所包含的信息量最大，且扩展了像元取值的动态范围，从而达到增强图像整体对比度的效果。设一幅图像总像元数为N，灰度级的个数为L，第K个灰度级rk出现的频数为nk,则第k灰度级出现的概率为此时变换函数可表示为20/20根据原图像的直方图统计值就可算出均衡化后各像元的灰度值。直方图上灰度分布较密的部分被拉伸；灰度分布较稀疏的部分被压缩，使图像对比度总体上得到增强。MATLAB图像处理工具箱提供了直方图均衡函数histeq。其调用格式为：J=histeq(I,n);[J,T]=histeq(I,…);其中,n是均衡化后的灰度级数目，是一个

6、可选参数，缺省值是64。[J,T]=histeq(I,…)返回能从图像I的灰度直方图变换成图像J的直方图的变换函数T。显示图像’RSImg.gif’的直方图均衡化前后的图像及对应的直方图，如图2-3所示。(a)原图像(b)直方图均衡化后图像(c)原图的直方图(d)均衡化后的直方图图1.2.3直方图均衡化前后的图像及其直方图经过均衡化后，原图中较暗区域中的一些细节更清晰。六、实验步骤:（1）打开一幅灰度图像，利用MATLAB工具箱所提供的函数计算并绘制图像的直方图和归一化直方图；（2）利用相应的MATLAB函数对灰度图像进行直方图均衡化，显示均衡化

7、后的图像及对应的直方图，分析均衡化后图像有何变化，均衡化后的直方图有何特点；七、思考题20/20(1)灰度直方图可以反映一幅图像的哪些特征？(2)均衡化后的直方图有何特点？八、实验程序代码：（1）生成并绘制灰度图像的直方图及归一化直方图clearall;I=imread('lena_gray_256.tif');%打开一幅灰度图像[m,n]=size(I);p=m*n;J=imhist(I)./p;%计算图像的归一化直方图subplot(1,3,1),imshow(I)；subplot(1,3,2),imhist(I,64)；subplot(1,

8、3,3),plot(J)；（2）直方图均衡化clearall;Im=imread('region.jpg');J=histeq(Im);