实验三 图像增强--灰度变换

实验三图像增强—灰度变换

一、实验目的：

1、了解图像增强的目的及意义，加深对图像增强的感性认识，巩固所学理论知识。

2、学会对图像直方图的分析。

3、掌握直接灰度变换的图像增强方法。

二、实验原理及知识点

术语‘空间域’指的是图像平面本身，在空间域内处理图像的方法是直接对图像的像素进行处理。空间域处理方法分为两种：灰度级变换、空间滤波。空间域技术直接对像素进行操作其表达式为：

g(x,y)=T[f(x,y)]

其中f(x,y)为输入图像，g(x,y)为输出图像，T是对图像f进行处理的操作符，定义在点(x,y)的指定领域内。

定义点(x,y)的空间邻近区域的主要方法是，使用中心位于(x,y)的正方形或长方形区域。此区域的中心从原点(如左上角)开始逐像素点移动，在移动的同时，该区域会包含不同的领域。T应用于每个位置(x,y)，以便在该位置得到输出图像g。在计算(x,y)处的g值时，只使用该领域的像素。

灰度变换T的最简单形式是使用领域大小为1×1，此时,(x,y)处的g值仅由f在该点处的亮度决定，T也变为一个亮度或灰度级变化函数。当处理单设(灰度)图像时，这两个术语可以互换。由于亮度变换函数仅取决于亮度的值，而与(x,y)无关，所以亮度函数通常可写做如下所示的简单形式： s=T(r)

其中，r表示图像f中相应点(x,y)的亮度，s表示图像g中相应点(x,y)的亮度。

核心函数是imhist，其基本语法为：

h=imhist(f,b)

其中，f为输入图像，h为其直方图h()，b是用于形成直方图像的灰度级的个数。如果b未包含在此变量中，则默认值为256.如要处理一幅uint8

类图像并令b=2,则亮度标度范围分为两部分：0—127和128—255.所得的直方图只有两个值：h(1)等于图像在区间[0,127]内的像素总数，h(2)等于图像在区间[127,255]内的像素总数。

使用 p=imhist(f,b)/numel(f)

则可获得归一化直方图。其中numel(f)是数组f中的元素个数（图像中的像素数）

三、实验内容：

1、图像数据读出

2、计算并分析图像直方图

3、利用直接灰度变换法对图像进行灰度变换

4、直方图绘制选项

例1：计算并绘制图像直方图

f=imread('e:\images\medicine.jpg');

imshow(f);

g=rgb2gray(f);

figure(2),imshow(g);

figure(3),imhist(g,256); %显示其直方图

g1=imadjust(f,[0 1],[1 0]); %灰度转换，实现明暗转换(负片图像)

figure,imshow(g1);

g2=imadjust(f,[0.5 0.75],[0 1]); %将0.5到0.75的灰度级扩展到范围[0 1]

figure,imshow(g2);

figure,subplot(1,2,1),imshow(g1);subplot(1,2,2),imshow(g2);

例2．1：显示图像的直方图

>> f=imread('e:\images\pollen.jpg');

>> whos f

Name Size Bytes Class

f 500x500x3 750000 uint8 array

Grand total is 750000 elements using 750000 bytes >>figure(1),imshow(f)

>> g=rgb2gray(f);

>> imshow(g)

>> figure,imhist(g);

2.2 学习使用imcontour函数

显示图像的等灰度值图

imcontour(I,n) n为灰度级的个数

imcontour(I,v) v是由用户指定所选的灰度级向量

>> figure(4),imcontour(g,8);

3、学习使用imadjust函数

通过直方图调整对比度

J=imadjust(I，[low high],[bottom top],gamma) 返回图像I经直方图调整后的图像J [low high] 为原图像中要变换的灰度范围

[bottom top] 指定了变换后的灰度范围

gamma为校正量

>> figure(3),imhist(g);

>> k=imadjust(g,[0.1 0.2 ] ,[ ]);

>> figure(4),imhist(k);

>> k=imadjust(g,[0.1 0.2 ] ,[ ]);

>> figure(4),imhist(k);

>> figure(5),imshow(k);

4、histeq函数

直方图均衡化

J=histeq(I,hgram)

将直方图变换成用户指定的向量hgram. hgram中的每一个元素都在[0 ,1]中。

J=histeq(I,n)

指定均衡化后的灰度级数n，缺少为64.

[J,T]=histeq(I,……)

返回从能将图像I的灰度直方图变换成图像J的直方图的变换T。

>> f=imread('e:\images\tyre.jpg');

>> whos f

Name Size Bytes Class

f 128x137x3 52608 uint8 array

Grand total is 52608 elements using 52608 bytes

>> imshow(f) >> g=rgb2gray(f);

>> figure,imhist(g);

>> k=histeq(g);

>> figure,imshow(k);

>> figure,imhist(k);