数字图像处理实验指导书(解密版本)

数字图像处理实验指导
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实验一 图像变换及频域滤波
1. 实验任务 （1）编写快速傅里叶变换算法程序，验证二维傅里叶变换的平移性和旋转不变性； （2）实现图像频域滤波，加深对频域图像增强的理解； （3）总结实验过程（实验报告，左侧装订） ：方案、编程、调试、结果、分析、结论。 2. 实验环境 Windws2000/XP 3. 开发工具 （1）MATLAB 6.x or above （2）Visual C++、Visual Basic 或其它 4. 实验内容及步骤 （1）产生如图 3.1 所示图像 f 1 ( x, y ) （128×128 大小，黑色区域灰度值为 0，中心白 ，用 MATLAB 中的 fft2 函数对其进行 FFT： 色区域大小为 16×64，灰度值等于 255） ① 同屏显示原图 f 1 和 FFT( f 1 ) 的幅度谱图； ② 若令 f 2 ( x, y ) (1) x y f 1 ( x, y ) ， 重复以上过程， 比较二者幅度谱的异同， 简述理由； ③ 若将 f 2 ( x, y ) 顺时针旋转 45 度得到 f 3 ( x, y ) ，试显示 FFT( f 3 ) 的幅度谱，并与
2. 实验环境 Windws2000/XP 3. 开发工具
（1）MATLAB 6.x or above （2）Visual C++、Visual Basic 或其它
4. 实验内容及步骤
对如图 4.1 所示的两幅 128×128、256 级灰度的数字图像 fing_128.img 和 cell_128.img 进行如下处理：
3. 图像获取、转换及输出 （1）图像获取 ① 数码照（摄录）相机→数字图像→计算机； ② 照片或其它类型光学图像→图像扫描仪→计算机； ③ 计算机中显示图像的截取和拷贝； ④ 自行产生。 （2）图像或处理结果图像的输出
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① 常见格式图像（如*.bmp、*.pcx、*.jpg 和*.gif 等）可用支持这些格式图像的 Windows 等来显示、打印等； ② 编程显示； ③ 无格式图像输出（显示、存盘、图文混排、打印等）
FFT( f 2 ) 的幅度谱进行比较。
图 3.1 实验图象 f1(x, y)
（2）对如图 3.2 所示的数字图像 lena.img（256×256 大小、256 级灰度）进行频域的 理想低通、高通滤波，同屏显示原图、幅度谱图和低通、高通滤波的结果图。
图 3.2 实验图象 lena.img
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实验二 空间域图像增强
1. 实验任务
（1）了解空间域图像增强的各种方法（点处理、掩模处理） ； （2）通过编写程序掌握采用直方图均衡化进行图像增强的方法； （3） 使用邻域平均法编写程序实现图像增强， 进一步掌握掩模法及其改进 （加门限法） 消除噪声的原理； （4）总结实验过程（实验报告，左侧装订） ：方案、编程、调试、结果、分析、结论。
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imagesc—调整数据并显示成图像。 它可以对其数据进行伸缩调整以充分利用全部的颜 色图。 imshow—也用于显示图像,根据其参数不同，可以有不同的显示功能。 例如：imshow(I,[low,high])可以显示给定显示图像的灰度范围；imshow(filename)可以 显示 filename 所指定的图像文件中的图像。该函数功能很大，可自行查书或利用前面讲的 help 命令。 注意：给文件起名字时，不能只是使用数字。 例如：1.m 在执行时，命令窗口中会出现：ans=1,而不是执行了该文件。 在编写程序时要求我们一定不可直接调用 MATLAB 工具箱里的现成的工具，要自己 通过编程来实现所要求的功能。
1.Figure No.1 显示图象 windows MATLAB 2.Figure No.2 Edit下按CopyFigure 选择一幅图 编辑 windows下的“画图” 编辑 粘贴 存盘 打印 编辑 word下的粘贴 word图文混排 存盘 打印 4. MATLAB 命令简介 MATLAB 的命令很多很难记，为了帮助用户找到命令，MATLAB 通过其广泛的在线 帮助功能提供帮助。这些功能主要有三种形式：help 命令（在命令窗口中输入 help…,回车 即可） ，或者使用 helpwin 命令显示帮助窗口，该帮助窗口提供所有命令的帮助。lookfor 命令（提供了一种通过一般的关键词找到 MATLAB 命令和帮助标题的方式） ；还可交互使 用 help 菜单条。 （1）常用命令 clea—无条件删除 MATLAB 工作空间中的变量。 ans—（answer 的缩写）用于结果的缺省变量名。 axis—用于设置影响当前坐标轴对象的相关值。所谓当前坐标轴对象，即最后创建的 坐标轴或最后用鼠标点击选中的坐标轴。 plot—图形绘制命令，如：plot(Y),Y 是一个矩阵，则以矩阵的每个行列为线条绘制图 形，plot(x,y)，x,y 为矢量，则绘制矢量 y 相对于矢量 x 的图形。等等，还可以有其他参数。 subplot(x,y,z)—该命令用于创建一个图形框。x 代表行数，y 代表列数，z 为第 z 个图 形。例如 subplot(2,2,1)。 title(‘…’)—给输出图像加标题。 abs()—按所操作的变量可以计算复数的幅值或者实数的绝对值。 exp—表示指数。 clc—清除命令窗。 %—起到文本注释的作用，其后的内容将不被执行。 （2）显示图像 image(C)—将矩阵 C 作为图像显示，其元素可以是双精度型的或者是 unit8 型的数据。
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概述
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（4）该课程所有实验结束后，进行一次综合性考核，指导教师根据学生的实验及报告 给出考核成绩，然后与平时成绩结合（平时成绩 60%，期末考核 40%）给出学生的最终实 验成绩。实验课成绩占课程总成绩的 15%。
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1. 灰度图像的显示 （1）256 色下显示 64 级灰度图像 调色板设置：R=G=B=I=0 - 63 可显示 64 级真灰度。 （2）16、24 或 32 位真彩下同理可显示更多灰度级的灰度图像。 （3）Windows 下可显示格式为*.bmp、*.pcx、*.jpg 和*.gif 等 Windows 能识别并能显 示的格式图像。 2. 图像处理用图像数据 （1）无格式图像 图像处理中，常使用无格式（不带格式）图像数据。 （2）上机给定无格式图像数据 ① 人头像：lena.img 。 256×256×8（分辨率/大小：256×256，灰度级：28=256 级） ② 显微医学细胞图像：cell_128.img 。 128×128×8（分辨率/大小：128×128，灰度级：28=256 级） ③ 指纹图像：fing_128.img 。 128×128×8（分辨率/大小：128×128，灰度级：28=256 级）
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概述
数字图像处理是电子信息工程专业的一门专业课程。通过实验，使学生巩固并加深理 解课堂所学基本理论知识，熟悉数字图像处理基本概念，掌握数字图像处理的基本技巧和 基本编程方法。 1. 实验内容及安排 学生在学习完信号与系统、数字信号处理、信息论及 MATLAB 语言等前期课程基础 上，将课堂老师介绍的基本概念和方法通过设计实验来加深理解，实验安排涵盖了图像变 换、图像增强、图像分析等内容。学生实验前应了解并初步掌握“上机讲座”中介绍的各 项内容，图像显示、开发工具熟悉等基本技能不另做实验安排，通过后继实验逐步掌握使 用相应开发工具进行数字图像处理的经验和技巧，锻炼提高分析问题、解决问题能力。在 学习完图像变换及频率域图像增强后安排实验一；学习完空间域图像增强后安排实验二； 学习完图像分割后安排实验三。 2. 实验方式与基本要求 实验方式： （1）由指导老师讲解实验的基本要求、完成的任务操作要领及注意事项。 （2）实验每人一组，由学生独立操作完成实验。 （3）学生在完成预习报告后才能进入实验室进行实验。 基本要求： （1）学会用相关的开发工具编写数字图像处理程序，在规定的时间内完成实验内容。 （2）实验前先预习实验内容，编制好相应的程序及准备需要改变的参数，能预计出可 能出现的结果。 （3）观察实验过程，分析比较实验结果，与所学的理论知识相对照。 （4）撰写规范的实验报告。封面应有题目、班级、姓名、学号与实验日期、地点；正 文应包括设计目标、设计原理、设计方案及编码实现；要求附上程序清单及设计结果，图 表翔实、表述清晰，并对实验结果进行讨论及说明。 3. 考核方式与评分办法 采用实验操作与实验报告综合评分。 （1）学生每次做完实验要进行登记。 （2）实验的结果符合实验的教学要求，且得到指导教师认可签字后，学生方可离开实 验室。 （3）指导教师对每份实验报告进行批改、评分将成绩登录在册。指导教师根据学生实 验过程、操作情况、实验结果、实验报告质量、创新性和工作态度等给出考核成绩，成绩 评定实行优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级，不及格者需重新做实验。
数字图像处理
实验指导
信息科学与工程学院 2011 年 6 月
目录
概述................................................................................................................................................... 1 上机讲座........................................................................................................................................... 3 实验一 图像变换及频域滤波 .................................