数字图像处理与PYTHON实现

数字图像处理及MATLAB实现 杨杰主编

数字图像处理

武汉理工大学 信息学院

数字图像处理及MATLAB实现 杨杰主编

第4章图像变换(Image Transform)4.1 连续傅里叶变换 4.2 离散傅里叶变换 4.3 快速傅里叶变换 4.4 傅里叶变换的性质 4.5 图像傅里叶变换实例 4.6 其他离散变换

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一、 图象变换的引入 1. 方法：对图象信息进行变换，使能量保持但重新分配。 2. 目的：有利于加工、处理[滤除不必要信息(如噪声), 加强/提取感兴趣的部分或特征]。 二、 方法分类 可分离、正交变换: 2D-DFT , 2D-DCT , 2D-DHT, 2D-DWT 。

三、 用途1.提取图象特征(如):(1)直流分量：f(x,y)的平均值=F(0,0); (2)目标物边缘：F(u,v)高频分量。 2.图像压缩：正交变换能量集中，对集中(小)部分进行编码。 3.图象增强：低通滤波，平滑噪声；高通滤波，锐化边缘。

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4.1 连续傅里叶变换(Continuous Fourier Transform)1、一维傅

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第1章 概述(Introduction )1.1 数字图像处理及特点 ((Characteristics and Processing of Digital Image) ) 1.2 数字图像处理系统(System of Digital Image Processing)

1.3 数字图像处理的主要研究内容(Research Areas in Digital Image Processing)

1.4数字图像处理的应用和发展(Applications and Development of Digital Image Processing )

1.1.1 数字图像与数字图像处理( Digital Images and Digital Image Processing)

数字图像图-是物体透射或反射光的分布，是客观存在的。像-是人的视觉系统对图的接受在大脑中形成的印象或 反映，图像是图和像的有机结合，是客观世界能量或 状态以可视化形式在二维平面上的投影。

( Digital Images and Digital Image Processing)

1.1.1 数字图像与数字图像处理

数字图像是物体的一个数字表示，是以数

1 灰度直方图

在数字图象处理中，一个最简单和最有用的工具是灰度直方图。该函数概括了一幅图象的灰度级内容。任何一幅图象的直方图都包括了可观的信息，某些类型的图象还可由其直方图完全描述。直方图的计算是简单的，特别是当一幅图从一个地方被复制到另一个地方时，直方图的计算可以用非常低的代价来完成。

1.1 定义

灰度直方图是灰度级的函数，描述的是图象中具有该灰度级的象素的个数：其横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度出现的频率（象素个数）。

1.2 直方图的性质

1.2.1 性质1

当一幅图象被压缩为直方图后，所有的空间信息都丢失了。直方图描述了每个灰度级具有的象素的个数，但不能为这些象素在图象中的位置提供任何线索。因此，任一特定的图象有唯一的直方图，但反之并不成立——极不相同的图象可以有着相同的直方图。无法解决目标形状问题。 1.2.2 性质2

具有可加性。如果一图象由两个不连接的区域组成，并且每个区域的直方图已知，则整幅图象的直方图是该两个区域的直方图之和。

1.3 直方图的用途

1.3.1 数字化参数

直方图给出了一个简单可见的指示，用来判断一幅图象是否合理地利用了全部被允许的灰度级范围。一般一幅数字图象应

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1研1305

班

数字图像处理电子技术2013-01

一、简述图像处理、图像分析、图像理解各自有什么特点。他们之间有哪些联系和区别？（14分）

答：图像处理指修改图像的外观，以达到美化或者其他的特殊效果。

图像分析指图像的元素形成，色彩范围，像素等内在的因素。

图像理解指研究图像所表达的深层涵义。

图像分析的结果可以用于图像处理，图像处理的结果可以左右图像理解，图像理解的深浅对图像处理和图像分析没有影响。

二、连续图像f （x,y）与数字图像Ｉ（r,c）中各量的含义分别是什么？他们有什么联系和区别？（14分）

答：f(x,y)表示二维图像在空间XY 中一个坐标点的位置（实际图像的尺寸是有限的，所以x 和y 的取值也是有限的），即f(x，y)中的x，y 分别代表一个点连续图像中的x 轴和y 轴的坐标，而f 则代表图像在点（x,y）的某种性质F 的数值（实际图像中各个位置上所具有的性质F 的取值也是有限的，所以F 得取值也是有限的）。F,x,y 的值可以是任意实数。图像在点（x,y）也可以有多重性质，此时可用矢量f 来表示。数字图像I（r，c）表示位于图像矩阵上第r 行，第c 列的元素幅值。其中I,c,r 的值都是整数。I(r，c)是通过对f(x，y)

数 字 图 像 处 理

学院：行姓名：学号：教师：时间：

12数信院 姜 晶 12202509 朱 杰 2014年10月

一 绪论1.1

人类传递信息的主要媒介是语音和图像。据统计，在人类接受的信息中，听觉信息占20%，视觉信息占60%，所以作为传递信息的重要媒体和手段——图像信息是十分重要的，俗话说“百闻不如一见”、“一目了然”，都反映了图像在传递信息中独到之处。

目前，图像处理技术发展迅速，其应用领域也愈来愈广，有些技术已相当成熟并产生了惊人的效益，当前图像处理面临的主要任务是研究心的处理方法，构造新的处理系统，开拓更广泛的应用领域。

数字图像处理（Digital Image Processing）又称为计算机数字图像处理，它是指将数字图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和数字图像信息。数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的数字图像处理的

一、 单项选择题

1.一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，255]，则该图象的信息量为：D

A. 0 B.255 C.6 D.8

2.图象与灰度直方图间的对应关系是： B

A.一一对应 B.多对一 C.一对多 D.都不对 3. 下列算法中属于图象锐化处理的是： C

A.低通滤波 B.加权平均法 C.高通滤 D. 中值滤波 4.下列算法中属于点处理的是： B

A.梯度锐化 B.二值化 C.傅立叶变换 D.中值滤波 5、计算机显示器主要采用哪一种彩色模型 A A、RGB B、CMY或CMYK C、HSI D、HSV 6. 下列算法中属于图象平滑处理的是： C

A.梯度锐化B.直方图均衡 C. 中值滤波 D.Laplacian增强

7.采用模板［-1 1］主要检测__C_方向的边缘。A.水平 B.45° C.垂直 D.135° 8.对一幅100?100像元的图象，若每像元用８bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象的数据量为40000bit，则图象的压缩比为： A A.2:1 B.3:1 C.4:1 D.1:2 9.维纳滤波器通常用于 C

A、去噪 B、减小图像动态范围 C、复原图像 D、平滑图像 10

数 字 图 像 处 理

学院：行姓名：学号：教师：时间：

12数信院 姜 晶 12202509 朱 杰 2014年10月

一 绪论1.1

人类传递信息的主要媒介是语音和图像。据统计，在人类接受的信息中，听觉信息占20%，视觉信息占60%，所以作为传递信息的重要媒体和手段——图像信息是十分重要的，俗话说“百闻不如一见”、“一目了然”，都反映了图像在传递信息中独到之处。

目前，图像处理技术发展迅速，其应用领域也愈来愈广，有些技术已相当成熟并产生了惊人的效益，当前图像处理面临的主要任务是研究心的处理方法，构造新的处理系统，开拓更广泛的应用领域。

数字图像处理（Digital Image Processing）又称为计算机数字图像处理，它是指将数字图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和数字图像信息。数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的数字图像处理的

一、 单项选择题

1.一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，255]，则该图象的信息量为：D

A. 0 B.255 C.6 D.8

2.图象与灰度直方图间的对应关系是： B

A.一一对应 B.多对一 C.一对多 D.都不对 3. 下列算法中属于图象锐化处理的是： C

A.低通滤波 B.加权平均法 C.高通滤 D. 中值滤波 4.下列算法中属于点处理的是： B

A.梯度锐化 B.二值化 C.傅立叶变换 D.中值滤波 5、计算机显示器主要采用哪一种彩色模型 A A、RGB B、CMY或CMYK C、HSI D、HSV 6. 下列算法中属于图象平滑处理的是： C

A.梯度锐化B.直方图均衡 C. 中值滤波 D.Laplacian增强

7.采用模板［-1 1］主要检测__C_方向的边缘。A.水平 B.45° C.垂直 D.135° 8.对一幅100?100像元的图象，若每像元用８bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象的数据量为40000bit，则图象的压缩比为： A A.2:1 B.3:1 C.4:1 D.1:2 9.维纳滤波器通常用于 C

A、去噪 B、减小图像动态范围 C、复原图像 D、平滑图像 10

一、选择题（本题共20个小题，每题1分，共20分） 1. 下列算法中属于图像锐化处理的是（ ）。

A.局部平均法 B.均匀平均法 C.高通滤波 D. 中值滤波 2. 下列算法中属于图像平滑处理的是（ ）。

A.Hough变换法 B.状态法 C.高通滤波 D. 中值滤波 3. 下列图像边缘检测算子种抗噪性能最好的是（ ）。

A.梯度算子 B.Prewitt算子 C.Roberts算子 D. Laplacian算子

4. 对一幅100×100像元的图像，若每像元用8bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图像的数据压缩比为2:1，则压缩图像的数据量为（ ）。 A.2500bit B.20000bit C.5000bit D. 40000bit

5.下面属于约束还原法，并且避免了在反向滤波中出现的对噪声的过多放大作用的是（ ）。

A.反向滤波法 B.最小平方滤波 C.维纳滤波 D. 最大平滑复原滤波 6.下面不属于灰度共生矩阵法用于纹理描述时的特征量的是（ ）。 A.对比度 B.直

实 验 报 告

课程名称 数字图像处理 分院 班 组

姓名 学号 日期 年 月 日

1

程序所实现的功能： 1）图像的读取和保存。 2）设计图形用户界面，让用户能够对图像进行任意的亮度和对比度变化调整， 显示和对比变换前后的图像。 3）设计图形用户界面，让用户能够用鼠标选取图像感兴趣区域，显示和保存该 选择区域。 4））图像直方图均衡，要求显示直方图统计，比较直方图均衡后的效果。 5）能对图像加入各种噪声，并通过几种滤波算法实现去噪并显示结果。 6） 底片效果 7）边缘信息 8）图像反转 程序实现的亮点 设计简洁的菜单栏以及常用工具的快捷图标也可以使用对应功能的快捷键，包括新建，打开（CTRL+O），保存（CTRL+S）； 菜单栏里更是增加了操作撤销与图像还原的操作，可是实现返回操作。 总体设计

2

图1 软件的总体设计界面布局如上图所示，主要分为 2 个部分：显示区域与操作区域。 显示区域：显示载入原图，以及通过处理后的图像。 操作区域：通过功能键实现对图像的各种处理，为了实现界面的简洁，大部分的功能放到了 菜单栏里。 在截