实验报告一图像信号的数字化

实验报告一

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实验日期： 2016.5.7 实验成绩：

实验题目：图像信号的数字化

一、实验目的

（1）通过本实验了解图像的数字化过程：取样频率（象素个数）、量化层数与图像质量的关系。

（2）熟悉数字图像的读写与显示方法，在MATLAB环境下完成读入、保存及显示数字图像的操作。

二、实验原理

在数字系统进行处理、传输和存储图像，必须把代表图像的连续信号转变为离散信号，这样的变换过程称为图像信号的数字化。它包括两种处理：取样和量化,对坐标值进行数字化称为取样，对幅值数字化称为量化，数字图像的质量很大程度上取决于取样和量化中所用到的样本数和灰度级。

三、实验内容及结果

（1）使用imread打开一副灰度图像boy.jpg，使用插值方法对MATLAB 函数imresize实现图像的缩放，观察图像采样的像素数对图像质量的影响，观察“棋盘格”现象，并使用imwrite函数保存为不同的文件名。

图 1 图片的缩放

图2 图片写入的文件路径

图3 代表图片信息二维矩阵的工作区

（2）使用不同的灰度级来显示任意一副图像，并转换为二值图，观察图像量化对图像质量的影响，观察“伪轮廓”现象。

图4 不同灰度级的图像及对应的二值图

四、结果分析

（1）观察图一对原图进行图片缩放的过程中，当像素数为50*50（2500）的时候，棋盘格现象比较突出；像素为100*100（10000）的时候，

棋盘格现象不是很突出，观察图三的变量工作区，我们发现实际原图像的像素大小为185*194（35890），显然可以看出我们对原图像做的工作只是缩小，并且缩小得越小，棋盘格现象越严重，正印证了当量化级数一定时图像的采样像素数越低，块状现象或是说棋盘格现象越明显，同时我们在imresize上直接改变图像大小，当图像缩小为0.1倍，即像素数为1140的时候，（(185*0.1)*(194*0.1)），其中

185*0.1=19,因为这是按照double精度来进行相应的运算的，运算完成后才转换回uint8的数据类型对比像素数为50*50的图像，显然棋盘效果更明显，图二显示了将一副图像放到指定文件夹下成功的状态。（2）观察图四显然灰度级为4,32,256的二值图中背景均出现伪轮廓，且灰度级越小伪轮廓范围越大，印证了当采样的像素数一定时，灰度级越大，伪轮廓现象越明显。

五、实验总结

本次实验主要是让我们熟悉一下基本的读写图像文件的函数以及imresize函数实现对图像像素数的改变以及imshow对图像灰度级的改变以及改变所带来的影响，同时学会了im2bw转换图片二值化的功能以及graythresh对其阈值的最佳设计,很明显，从截图所示的工作区可以看出原图像为RGB图像，因为存储该图像的矩阵大小为M*N*3的格式，原图像需用K=rgb2gray(A)语句将彩色图像转化为灰度图像。

附录（程序）

A=imread('F:\boy.jpg');%读图像文件转换成A的二维矩阵

[M,N,Q]=size(A);%图像A的大小，M行N列

K=rgb2gray(A);%彩色图像转化为灰度图像

B=imresize(K,[50,50],'nearest');%采用最近邻插值法对图像进行放缩，像素大小50*50

C=imresize(K,[100,100],'nearest');%插值方法还有bilinear'双线性插值

%bicubic'双三次插值等

D=imresize(K,[1000,1000],'nearest');

E=imresize(K,0.1,'nearest');%放大倍数为0.1倍

F=imresize(K,0.2,'nearest');%放大倍数为0.2倍

subplot(2,3,1);imshow(A);title('原图');

subplot(2,3,2);imshow(B);title('像素50*50');

subplot(2,3,3);imshow(C);title('像素100*100');

subplot(2,3,4);imshow(D);title('像素1000*1000');

subplot(2,3,5);imshow(E);title('原图像缩小为0.1倍');

subplot(2,3,6);imshow(F);title('原图像缩小为0.2倍');

hold on;

figure;

imwrite(B,'F:\模糊男孩.jpg');%将B图像写入F盘中

thresh=graythresh(K);%使用最大类间方差法找到图片的一个合适的阈值（thresh）

A1=histeq(K,32);

A2=histeq(K,128);

A3=histeq(K,256);

B1=im2bw(A1,thresh);%将指定具有一定灰度级的图片转换成二值图片，只有0和1值，即黑白

B2=im2bw(A2,thresh);

B3=im2bw(A3,thresh);

subplot(2,3,1);imshow(K,[0,31]);title('灰度级为32的图像'); subplot(2,3,2);imshow(K,[0,127]);title('灰度级为128的图像'); subplot(2,3,3);imshow(K,[0,255]);title('灰度级为256的图像'); subplot(2,3,4);imshow(B1,[]);title('灰度级4的二值化图'); subplot(2,3,5);imshow(B2,[]);title('灰度级32的二值化图'); subplot(2,3,6);imshow(B3,[]);title('灰度级256的二值化图');