图像信息处理实验指导书(2013)

《图像信息处理》实验指导书

通信教研室

2010年9月

目录

概述 ............................................................................................................................................... 1 第一章 基于MATLAB的图像信息处理算法实验 ................................... 2

实验一 数字图像基本操作 ................................................ 2 实验二 空间域图像增强 ................................................................................................... 5 实验三 数字图像的空间域滤波 ............................................ 7 实验四 数字图像的频域滤波 ............................................. 14 第二章 基于DM6437的图象处理算法实验 ........................................................................... 19

实验一 静态图像采集 ................................................... 19 实验二 图像灰度变换 ................................................... 21 实验三 图像黑白变换 ................................................... 24 实验四 图像反色 ...................................................... 27 实验五 自定义颜色填充 ................................................. 30 实验六 图像锐化变换 ................................................... 33 实验七 图像中值滤波算法 ............................................... 36 实验八 图像Sobel算子边缘提取 ......................................... 39 实验九 图像彩条叠加 ................................................... 42 实验十 图像线性变换 ................................................... 45 实验十一 图像直方图计算与显示 ......................................... 48 实验十二 图像空域低通滤波器 ........................................... 51 实验报告格式 ............................................................................................................................. 54 参考文献 ..................................................................................................................................... 55

图像信息处理实验指导 - 1 -

概述

图像信息处理是电子信息工程专业的一门专业课程。通过实验，使学生巩固并加深理解课堂所学基本理论知识，熟悉数字图像处理基本概念，掌握数字图像处理的基本技巧和基本编程方法。

1. 实验内容及安排

学生在学习完信号与系统、数字信号处理、MATLAB语言等前期课程基础上，将课堂老师介绍的基本概念和方法通过设计实验来加深理解，实验安排涵盖了图像变换、图像增强、图像分析等内容。学生实验前应了解开发环境、开发工具熟悉等基本技能，通过实验逐步掌握使用相应开发工具进行数字图像处理的经验和技巧，锻炼提高分析问题、解决问题能力。

2. 实验方式与基本要求 实验方式：

（1）由指导老师讲解实验的基本要求、完成的任务操作要领及注意事项。 （2）实验每两人一组，由学生独立操作完成实验。 （3）学生在完成预习报告后才能进入实验室进行实验。 基本要求：

（1）学会用相关的开发工具编写数字图像处理程序，在规定的时间内完成实验内容。 （2）实验前先预习实验内容，编制好相应的程序及准备需要改变的参数，能预计出可能出现的结果。

（3）观察实验过程，分析比较实验结果，与所学的理论知识相对照。

（4）撰写规范的实验报告。封面应有题目、班级、姓名、学号与实验日期、地点；正文应包括设计目标、设计原理、设计方案及关键函数理解；要求附上实验结果，图表翔实、表述清晰，并对实验结果进行讨论及说明。

3. 考核方式与评分办法

采用实验操作与实验报告综合评分。 （1）学生每次做完实验要进行登记。

（2）实验的结果符合实验的教学要求，且得到指导教师认可签字后，学生方可离开实验室。

（3）指导教师对每份实验报告进行批改、评分将成绩登录在册。指导教师根据学生实验过程、操作情况、实验结果、实验报告质量、创新性和工作态度等给出考核成绩，成

图像信息处理实验指导 概述 - 2 -

绩评定实行优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级，不及格者需重新做实验。

第一章 基于MATLAB的图像信息处理算法实验

实验一 数字图像基本操作

一、实验目的

1) 掌握读、写图像的基本方法。

2) 掌握MATLAB语言中图像数据与信息的读取方法。 3) 理解图像灰度变换处理在图像增强的作用。 二、实验内容与要求

复制若干图形文件（如forest.tif和b747.jpg）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

特别需要熟悉下列命令：熟悉imread()函数、imwrite()函数、size()函数、Subplot（）函数、Figure（）函数。

1) 将MATLAB目录下work文件夹中的forest.tif图像文件读出.用到imread，imfinfo 等文件，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b747.jpg图像文件读出，用rgb2gray()将其 转化为灰度图像，记为变量B。

2. 图像灰度变换处理在图像增强的作用 1) 读入不同情况的图像，请自己编程和调用Matlab函数用常用灰度变换函数对输入

图像进行灰度变换，比较相应的处理效果。

2) 对B进行如图所示的分段线形变换处理，试比较与直方图均衡化处理的异同。

图1.1 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手段，它常用于改变图象的灰度范围及分布，是图象数字化及图象显示的重要工具。

图像信息处理实验指导 - 3 -

1) 图像反转

灰度级范围为[0, L-1]的图像反转可由下式获得

s?L?1?r

2) 对数运算：有时原图的动态范围太大，超出某些显示设备的允许动态范围，如直

接使用原图，则一部分细节可能丢失。解决的方法是对原图进行灰度压缩，如对数变换：

s = clog(1 + r)，c为常数，r≥ 0

3) 幂次变换：

s?cr?,c?0,??0

4) 对比拉伸：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：

四、实验步骤

1. 熟悉MATLAB语言中对图像数据读取，显示等基本函数 1) 文件读取与信息显示：

load trees;

[X,map]=imread('forest.tif'); subimage(X,map); I=imread('forest.tif'); imshow(I);

imfinfo('forest.tif');

2) map颜色矩阵的修改

[X,map]=imread('forest.tif'); map1=map+map; subimage(X,map1);

3) 灰度图像的转化

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