数字图像处理-图像平滑和锐化变换处理

图像平滑和锐化变换处理
一、实验内容和要求
1、灰度变换：灰度拉伸、直方图均衡、伽马校正、log变换等。

2、空域平滑：box、gauss模板卷积。

3、频域平滑：低通滤波器平滑。

4、空域锐化：锐化模板锐化。

5、频域锐化：高通滤波器锐化。

二、实验软硬件环境
PC机一台、MATLAB软件
三实验编程及调试
1、灰度变换：灰度拉伸、直方图均衡、伽马校正、log变换等。

①灰度拉伸程序如下：
I=imread('kids.tif');
J=imadjust(I,[0.2,0.4],[]);
subplot(2,2,1),imshow(I);
subplot(2,2,2),imshow(J);
subplot(2,2,3),imhist(I);
subplot(2,2,4),imhist(J);
②直方图均衡程序如下：
I=imread('kids.tif');
J=histeq(I);
Subplot(2,2,1);
Imshow(I);
Title('原图像');
Subplot(2,2,2);
Imshow(J);
Title('直方图均衡化后的图像') ;
Subplot(2,2,3) ;
Imhist(I,64);
Title('原图像直方图') ;
Subplot(2,2,4);
Imhist(J,64) ; Title('均衡变换后的直方图') ;
③伽马校正程序如下：
A=imread('kids.tif');
x=0:255;
a=80,b=1.8,c=0.009;
B=b.^(c.*(double(A)-a))-1;
y=b.^(c.*(x-a))-1;
subplot(3,2,1);
imshow(A);
subplot(3,2,2);
imhist(A);
subplot(3,2,3);
imshow(B);
subplot(3,2,4);
imhist(B);
subplot(3,2,6);
plot(x,y);
④log变换程序如下：
Image=imread('kids.tif');
subplot(1,2,1);imshow(Image);
Image=log(1+double(Image));
subplot(1,2,2);imshow(Image,[]);
2、空域平滑：box、gauss模板卷积。

A=imread('onion.png');
B=rgb2gray(A);
figure,subplot(3,2,1);imshow(B);
title('原始图象');
H=imnoise(B,'gaussian');
subplot(3,2,2);imshow(H);
title('高斯噪声');
Q=imnoise(B,'salt & pepper');
subplot(3,2,3);imshow(Q);
title('椒盐噪声');
M=fspecial('average',3*3);
E=imfilter(Q,M);
subplot(3,2,4);imshow(E);
title('3*3平均模板');
N=fspecial('average',5*5);
K=imfilter(Q,N);
subplot(3,2,5);imshow(K);
title('5*5平均模板');
Z=fspecial('average',7*7);
J=imfilter(Q,Z);
subplot(3,2,6);imshow(J);
title('7*7平均模板');
3、频域平滑：低通滤波器平滑。

频域低通滤波处理噪声的程序如下：[f1,f2]=freqspace(25,'meshgrid');
Hd=zeros(25,25);
d=sqrt(f1.^2+f2.^2)<0.5;%0.5为截止半径大小Hd(d)=1;
h=fsamp2(Hd);
figure(1),freqz2(h,[64,64]);
RGB=imread('onion.png');
I=rgb2gray(RGB);
I1=imnoise(I,'gaussian');
I2=imnoise(I,'salt & pepper',0.02);
I3=imnoise(I,'speckle');
J=imfilter(I,h,'replicate');
J1=imfilter(I1,h,'replicate');
J2=imfilter(I2,h,'replicate');
J3=imfilter(I3,h,'replicate');
figure(2),subplot(221),imshow(J);
title('原图像滤波后');
subplot(222),imshow(J1);
title('高斯污染图像滤波后');
subplot(223),imshow(J2);
title('椒盐污染图像污染后');
subplot(224),imshow(J3);
title('乘法污染图像滤波后');
4、空域锐化：锐化模板锐化。

I=imread('onion.png');
A=RGB2gray(I);
figure,subplot(2,3,1);
imshow(A);
title('原图');
hs=fspecial('sobel');
S=imfilter(A,hs);
hp=fspecial('prewitt');
P=imfilter(A,hs);
A=double(A);%双精度型
H=[0,1,0;1,-4,1;0,1,0];%拉普拉斯算子
J=conv2(A,H,'same');
K=A-J;
subplot(2,3,2),imshow(K);
title('拉普拉斯锐化图像');
B=edge(A,'roberts',0.1);
subplot(2,3,3),imshow(B);
title('罗伯特锐化图像');
subplot(2,3,4),imshow(S);
title('sobel算子锐化图像');
subplot(2,3,5),imshow(P);
title('prewitt算子锐化图像');
5、频域锐化：高通滤波器锐化。

A=imread('onion.png');
B=rgb2gray(A);
figure,subplot(131),imshow(B);
title('原图');
B=double(B);
B=fftshift(fft2(B));
E=B;
[M,N]=size(B);
k1=round(M/2);
k2=round(N/2);
D=50;
for i=1:1:M
for j=1:1:N
juli=sqrt((i-k1)^2+(j-k2)^2);
K(i,j)=1-exp((-1/2)*juli^2*(1/D^2));E(i,j)=K(i,j)*E(i,j);
end
end
E=ifft2(ifftshift(E));
E=uint8(real(E));
subplot(132),imshow(E);title('高斯高通滤波器');
四、实验结果及分析
1、灰度变换：灰度拉伸、直方图均衡、伽马校正、log变换等。

①灰度拉伸运行结果如下：
②直方图均衡运行结果如下：
③伽马校正运行结果如下：
④log变换运行结果如下：
2、空域平滑：box、gauss模板卷积。

用频率采样法构建的二维滤波器：figure（1）
图像经过二维滤波器滤波后图像，figure（2）
4、空域锐化：锐化模板锐化。

5、频域锐化：高通滤波器锐化。