实验二 图像增强及复原实验

实验二 图像增强及复原实验
一、 实验条件
PC 机 数字图像处理实验教学软件 大量样图
二、 实验目的
1、 熟练使用“数字图像处理实验教学软件系统”；
2、 熟悉图像增强及复原的基本原理，了解编程实现的具体步骤；
3、 观察图像中值滤波、平滑、锐化和伪彩色编码的结果，比较不同参数条件
下的图像增强效果；
4、 观察图像退化和复原的结果，比较不同复原方法的复原效果。

三、 实验原理
1、 图像增强和复原的基本原理
对降质图像的改善处理通常有两类方法：图像增强和图像复原。

图像增强不考虑图像降质的原因，只将图像中感兴趣的特征有选择地进行突出，并衰减图像的次要信息，改善后的图像不一定逼近原始图像，只是增强了图像某些方面的可读性，如突出了目标轮廓，衰减了各种噪声等。

图像增强可以用空域法和频域法分别实现，空域法主要是在空间域中对图像象素灰度值直接进行运算处理，一般包括中值滤波、模板平滑和梯度锐化等，空域法可以用下式来描述：
g(x,y)＝f(x,y)*h(x,y)
其中f(x,y)是处理前图像，g(x,y)表示处理后图像，h(x,y)为空间运算函数。

图像增强的频域法是在图像的频率域中对图像的变换值进行某种运算处理，然后变换回空间域，系统涉及的各种滤波器属于频域法增强，这是一种间接处理方法，可以用下面的过程模型来描述：
其中：F(u,v)=ℜ[ f(x,y)]，G(u,v)= F(u,v)H(u,v)，g(x,y)=1-ℜ[ G(u,v)]，ℜ和1
-ℜ分别表示频域正变换和反变换。

实验系统提供了图像增强相关内容的文字说明，用户在操作过程中可以参考。

图像复原是针对图像降质的原因，设法去补偿降质因素，使改善后的图像尽可能逼近原始图像，提高了图像质量的逼真度。

关于图像复原的详细原理可以参考相关书籍，这里不再赘述。

本系统提供了图像的噪声退化、卷积退化和运动模糊退化操作，并提供了相应的逆滤波复原、维纳复原和运动模糊复原操作。

本次实验中图像复原只作一般性了解。

2、编程实现步骤
下面以图像增强中的中值滤波操作为例给出编程实现的程序流程图，如下：
四、实验内容
图像增强：中值滤波、图像模板平滑、理想低通滤波器平滑、巴特沃斯低通滤波器平滑、梯度锐化、拉普拉斯锐化、理想高通滤波器锐化、
巴特沃斯高通滤波器锐化和伪彩色编码
图像复原：图像的噪声退化、卷积退化、卷积加噪声退化、运动模糊退化、逆滤波复原、维纳复原和运动模糊复原
注意：
1、所有实验项目均针对8位BMP灰度图像进行处理；
2、本次实验的重点是图像增强中的中值滤波和模板平滑，图像复原只作一般性
了解。

五、实验步骤
以图像中值滤波操作为例说明实验的具体步骤，其它实验项目的步骤与此类似。

1、打开计算机，在系统桌面上双击“数字图像处理实验教学软件系统”的可执
行文件“图象处理”的图标，进入实验系统；
2、执行文件→打开，在OPEN对话框中选择待处理的图像，按【OK】后系统显示
出图像；
3、执行查看→图像基本信息，将显示图像基本信息对话框，如图所示；
4、执行查看→灰度直方图，查看图像的灰度直方图，如图所示；
步骤3示意图步骤4示意图
5、执行图像变换→正交变换→傅立叶变换，查看图像的频率域分布情况，如图
所示；
步骤5示意图
6、执行图像增强→中值滤波，选择或自定义对话框中的滤波器参数，如图所示；
7、设置完滤波器参数后按【OK】,系统显示中值滤波后的图像，与原图像进行比
较，观察中值滤波的效果，如图所示；
步骤6示意图步骤7示意图
8、重复步骤4，查看中值滤波后图像的直方图分布情况；
9、重复步骤5，查看中值滤波后图像的频率域分布情况；
10、执行文件→保存或另存为，保存处理后的图像；
11、执行文件→重新加载，重新加载原始图像，但要注意先前对图像的处理将会
丢失。

六、思考题
1、图像中值滤波和模板平滑之间有何区别？
2、图像增强和图像复原之间有何区别？
3、图像维纳复原为什么比逆滤波复原效果好？。