《数字图像处理》实验报告1

武汉工程大学 计算机科学与工程学院

《数字图像处理》实验报告

3.掌握绘制灰度直方图的方法，理解灰度直方图的灰度变换及均衡化的方法。 灰度直方图的横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度级出现的频度，它是图像最基本的统计特征。依据定义，在离散形式下， 用rk 代表离散灰度级，用pr(rk)代表pr(r)，并且有下式成立：

n

n r P k

k r =

)( 1,,2,1,010-=≤≤l k r k Λ (1-1) 式中：nk 为图像中出现rk 级灰度的像素数，n 是图像像素总数，而nk/n 即为频数。

(a) Lena 图像 (b) Lena 图像的直方图

图1-1 Lena 图像及直方图

直方图均衡化处理是以累积分布函数变换法为基础的直方图修正法。假定变换函数为

ωωd p r T s r r

)()(0

⎰== (1-2)

当灰度级是离散值时，可用频数近似代替概率值，即

1,,1,010)(-=≤≤=

l k r n

n r p k k

k r Λ (1-3)

式中：l 是灰度级的总数目，pr(rk)是取第k 级灰度值的概率，nk 是图像中出现第k 级灰度的次数，n 是图像中像素总数。

所以式(1-2)可以表示为

1,,1,01

0)

()(0

-=≤≤==

=∑∑==l k r r p n n r T s j k

j j

r

k

j j

k k Λ (1-4)

灰度线性变换，假定原图像f(x, y)的灰度范围为［a, b ］，希望变换后图像g(x, y)的灰度范围扩展至［c, d ］，则线性变换可表示为

c a y x f a

b c

d y x g +---=

]),([),( (1-5)

(a) 原始图像 (b) 灰度变换后的图像

图1-2线性灰度变换

MATLAB 是集数值计算，符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。作为强大的科学计算平台，它几乎能够满足所有的计算需求。MATLAB 全称是Matrix Laboratory （矩阵实验室），一开始它是一种专门用于矩阵数值计算的软件，从这一点上也可以看出，它在矩阵运算上有自己独特的特点。MATLAB 软件具有很强的开放性和适用性。在保持内核不变的情况下，MATLAB 可以针对不同的应用学科推出相应的工具箱(toolbox)。目前，MATLAB 已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、概率统计、信号处理、图像处理和物理仿真等，都在工具箱（Toolbox ）家族中有自己的一席之地。在实验中我们主要用到MATLAB 提供图像处理工具箱（Image Processing Toolbox ）。

三．实验提示

1.MATLAB 与数字图像处理

实际上MATLAB 中的绝大多数的运算都是通过矩阵这一形式进行的。这一特点也就决定了MATLAB 在处理数字图像上的独特优势。理论上讲，图像是一种二维的连续函数，然而在计算机上对图像进行数字处理的时候，首先必须对其在空间和亮度上进行数字化，这就是图像的采样和量化的过程。二维图像进行均匀采样，就可以得到一幅离散化成M ×N 样本的数字图像，该数字图像是一个整数阵列，因而用矩阵来描述该数字图像是最直观最简便的了。而MATLAB 的长处就是处理矩阵运算，因此用MATLAB 处理数字图像非常的方便。

MATLAB 支持五种图像类型，即索引图像、灰度图像、二值图像、RGB 图像和多帧图像阵列；支持BMP 、GIF 、HDF 、JPEG 、PCX 、PNG 、TIFF 、XWD 、CUR 、ICO 等图像文件格式的读，写和显示。MATLAB 对图像的处理功能主要集中在它的图像处理工具箱（Image Processing Toolbox ）中。图像处理工具箱是由一系列支持图像处理操作的

一、实验内容与步骤

内容要求：copy两个图形文件girl1.bmp和girl2.bmp到MATLAB目录下work文件夹中。

1.将MATLAB目录下work文件夹中的girl.bmp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MA TLAB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girl2.bmp图像文件读出，显示它的图像及灰度直方图，可以发现其灰度值集中在一段区域，用imadjust函数将它的灰度值调整到[0，1]之间，并观察调整后的图像与原图像的差别，调整后的灰度直方图与原灰度直方图的区别。

3.请设计一程序，实现将Couple.tif调整成为亮度较均衡的图像。

1.

2. I2=imread('girl2.png');

imshow(I2)

Figure,Imhist(I2)

3.

I2= imread('girl2.png');

J = imadjust(I2,[0.3 0.7],[]);

imshow(I), figure, imshow(J)