《数字图像处理》实验

《数字图象处理》实验指导书

电子工程实验室编写

适用专业：电子信息工程

电子信息科学与技术

江苏科技大学电子信息学院

2010年8 月

江苏科技大学电子信息学院数字图象处理实验指导书

前言

《图象处理》课程主要介绍图像和图像处理的基本概念，图像的数学模型，数字图像的获取，数字图像处理系统的基本结构和和各部分基本功能，图像的基本处理方法（如图像的变换技术、图像平滑、图像灰度变换、图像锐化等），图像的压缩编码、以及图像的分割等理论。学生学习本课程应在理解原理的基础上，掌握各种基本的图像处理方法。

《图象处理》课程的实验开设目的：首先是加深理解在课堂上获得的理论知识，将理论知识形象化；同时学习各种图像处理技术的实际编程实现，加强编程能力，积累实际经验；另外通过一些综合性实验达到对已学过的其它课程知识融会贯通的效果。

本实验指导书适合电子信息工程专业以及电子信息科学技术专业使用。

江苏科技大学电子信息学院数字图象处理实验指导书

目录

前言........................................................................................................................ I 实验一二维变换技术.. (1)

实验二图像增强 (4)

实验三灰度图像分割 (8)

实验四二值图像数学形态学 (11)

实验五彩色图像处理 (13)

实验六数字水印 (15)

江苏科技大学电子信息学院 数字图象处理实验指导书

实验一 二维变换技术

一、实验目的

1、了解图像变换的意义和手段。

2、熟悉DFT 、DCT 等变换的基本原理。

3、了解二维图像频谱的分布特点。

二、实验内容

使用MATLAB 编程语言，编写DFT 、DCT 等变换程序，将图像从时域换到频域。分析

图像频域分布的特点。

三、实验原理、方法和手段

图象处理的方法主要分为两大类：一个是空间域处理法，一个是频域法（或称变换域法）。

在频域法处理中最为关键的预处理便是二维变换处理。通过二维变换技术，能把空间域的图

像转变到频域上进行研究，从而能很容易的了解到图像的频域成分，进行相应的处理。二维

变换现已被用于图像增强、图像复原、图像编码、图像描绘和图像特征抽取等各种图像处理

技术中。

1、二维离散傅立叶变换

在图像二维变换处理中广泛使用的是二维离散傅立叶变换，它的输入和输出均为离散形

式，有利于计算机处理，并且存在快速算法，即快速傅立叶变换FFT 。

（1）二维傅立叶变换的定义

二维离散傅立叶变换：

对于M×N 图象

()()∑∑-=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=10102exp ,1,M x N y N vy M ux j y x f MN v u F π ∑=∑=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--11

00]2exp[),(),(M N N M u v vy ux j v u F y x f π 对于N×N 图像：

()()∑∑-=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=101

022exp ,1,N x N y N vy ux j y x f N v u F π ∑=∑=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--11

00]2exp[),(),(N N N u v vy ux j v u F y x f π

（2）MATLAB 提供了fft()、fft2()、fftn()函数分别实现一维、二维、N 维的离散傅立叶变换的快速傅立叶算法。用ifft()、ifft2()、ifftn()函数来实现一维、二维、N 维的快速傅立叶反变换。

2、离散余弦变换DCT

离散余弦变换是在离散傅立叶变换的基础上发展出的一种新的实数域的变换，它的变换核为余弦函数。离散余弦变换的计算速度块，有利于图像压缩核其他处理，是目前图像处理中运用的最多的一种变换。

（1）二维离散余弦变换的定义

对于N×N 图像

()()()()⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑∑-=-=N y v N x u y x f N v u F N x N y c 212cos 212cos ,2,1010ππ ()()()()⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑∑-=-=N y v N x u v u F N y x f N u N v c 212cos 212cos ,2,1010ππ （2）MATLAB 提供了dct2()、idct2()函数分别实现离散余弦变换核离散余弦反变换。

四、实验条件

1、具有WINDOWS 98/2000/NT/XP 操作系统的计算机一台

2、MATLAB 编程软件

五、实验步骤

1、图像的离散傅立叶变换：

首先在MATLAB 中调用显示函数显示原始图像，然后对图像作二维离散傅立叶变换，显示二维傅立叶变换的图像。分析二维傅立叶变换图像中所表现的原始图像的频域特性。

2、图像的离散余弦变换：

首先在MATLAB 中调用显示函数显示原始图像，然后将图像转变为灰度图像，对灰度图像做离散余弦变换，将图像离散余弦变换值小于10的置为0，然后进行离散余弦反变换。最后显示灰度图像、离散余弦变换图像及反变换后的图像，并与原始图像进行比较。分析两幅图像产生差异的原因。

六、思考题

1. 在对图像做离散傅立叶变换后，一般将变换数据取对数再显示，这样有什么好处？

2、在离散余弦变换中将变换后值小于10的置为0，对原图像产生了什么变化？

七、实验报告