用matlab实现图像灰度变换课程设计

课程设计报告册

课程名称： MATLAB课程设计

课题名称：灰度变换增强

专业班级：

姓名： Bob Wang 学号： 15164 课程设计主要场所：信息楼220

时间：

指导教师：成绩：

前言

数字图像处理技术是20世界60年代发展起来的一门新兴学科，随着图像处理理论和方法的进一步完善，使得数字图像处理技术在各个领域得到了广泛应用，并显示出广阔的应用前景。MATLAB既是一种直观、高效的计算机语言，同时又是一个科学计算平台。它为数据分析和数据可视化、算法和应用程序开发提供了最核心的数学和高级图形工具。根据它提供的500多个数学和工程函数，工程技术人员和科学工作者可以在它的集成环境中交互或变成以完成各自的计算。MATLAB中集成了功能强大的图像处理工具箱。由于MATLAB语言的语法特征与C语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式，而且这种语言可移植性好、可扩展性强，再加上其中有丰富的图像处理函数，所以MATLAB在图像处理的应用中具有很大的优势。

MATLAB是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，能够满足科学、工程计算和绘图的要求，与其它计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高。我们学习掌握MATLAB，也可以说是在科学工具上与国际接轨。

目录

一、课程设计目的 (2)

二、设计任务及容 (2)

三、课题设计实验条件 (3)

四、涉及知识 (3)

五、具体设计过程及调试 (4)

5.1、图像的读入和显示

5.1.1、打开图像 (4)

5.1.2、显示原图像 (5)

5.1.3、图像灰度处理 (7)

5.1.4、显示灰阶后图像 (8)

5.2、直方图均衡化

5.2.1、生成直方图 (10)

5.2.2、直方图均衡化 (12)

5.3、灰度变换

5.3.1、线性变换 (9)

5.3.2、分段线性变换 (9)

5.3.3、非线性变换.................................... (9)

六、心得体会 (17)

七、参考文献 (18)

八、程序清单 (19)

一、设计目的

本次课程设计旨在提升学生的动手能力，加强并巩固对专业理论知识的理解和实际运用。通过使用MATLAB软件，根据所分配的课题，锻炼我们的自学能力，提高我们实践能力，为毕业设计做铺垫。

1、熟悉并掌握应用MATLAB语言相关知识和程序设计方法。

2、掌握MATLAB GUI程序设计

3、熟悉MATLAB图像处理工具箱

4、学会运用MATLAB工具箱对图像进行处理和分析

二、设计任务及容

利用MATLAB GUI设计实现图像处理的图形用户界面，利用MATLAB 图像处理工具箱实现以下的图像处理功能：

1.采用matlab Guide设计图像界面；可以读入并显示图像，设计实

现下列功能的按钮，点击相应的按钮可以实现相应的功能。

2.自选图像一幅，进行线性变换、分段线性变换和非线性变换，对

比源图像与变换后的图像特征变换，体会该变换的特点。

3.自选图像一幅，生成并绘制图像的直方图。

4.直方图均衡化方法研究，比较变换前后图像的直方图。

三、题目研究的实验条件

计算机、相关书籍、MATLAB7以上版本

四、课题所涉及知识面

数字图像处理和MATLAB软件知识

五、具体设计过程及调试

5.1、图像的读入和显示

采用matlab Guide设计图像界面；可以读入并显示图像，设计实现下列功能的按钮，点击相应的按钮可以实现相应的功能。

图形界面

5.1.1、打开图像

从计算机中查找要打开的图片

5.1.2、显示原图像

把选中的图片显示在第一显示区

5.1.3、图像灰度处理

利用灰度处理函数rgb2gray()对原真彩图像灰阶化

5.1.4、灰阶后的图像显示

把灰阶后的图像显示在第二显示区，对两幅图片进行比

较，观察两者特点。

显示原图像和灰阶后的图像

结论：对图像灰阶处理就是对原图像黑白化

5.2、直方图均衡化

直方图均衡化是一种常用的灰度增强算法，是将原图的直方图经过变换函数修正为均匀的直方图，然后按照均衡后直方图修整原图像。

5.2.1、生成直方图

图像的直方图是表示数字图像中每一灰度级与该灰度

级出现的频数，函数为imhist(X,map)

显示原图像的灰度直方图

5.2.2、直方图均衡化

均衡化函数为histeq(I,n),其中n默认为64

直方图均衡化比较

5.3、灰度变换

某些情况下，需要对图像的灰度级整个围或者其中的某一段扩展或压缩到记录器件输入灰度级动态围之。灰度

变换可分为线性变换、分段线性变换、非线性变换和其

他的灰度变换。

5.3.1、线性变换

具体实现形式为：g(x,y)=(d-c)/(b-a)[f(x,y)-a]+c

线性变换结果对比

作用：使曝光不充分图像中黑的更黑，白得更白，从而提高图像对比度

5.3.2、分段线性变换

具体实现形式：

g(x,y)=c/df(x,y) 0<=f(x,y)<=a

g(x,y)= (d-c)/(b-a)[f(x,y)-a]+c a<=f(x,y)<=b g(x,y)= (f-b)/(e-a)[f(x,y)-b]+d b<=f(x,y)<=c

分段线性变换结果对比

5.3.3、非线性变换

具体实现形式：

g(x,y)=a+ln[f(x,y)+1]/b*lnc