数字图像处理实验2

Si
T (ri )


k 1
Pr (r)
i0
ni n

式中，k 为灰度级数。此时，Si 是[0,1]区间内的值，将其变换到[0,255]区间，然 后将 ri 对应的像素的灰度值变为 Si。
2、图像平滑 众所周知，实际获得的图像在形成、传输、接收和处理的过程中，不可避
免地存在着外部和内部的噪声干扰。噪声恶化了图像质量，使图像模糊，给分 析带来困难。因此，去除噪声，恢复原始图像时图像处理中的一个重要内容。 消除图像噪声的工作称之为图像平滑或滤波。
ni n
常常采用基于一阶或二阶微分的锐化滤波器实现图像的锐化处理。一阶微
分是通过梯度法来实现的。对于图像 f(i,j)，它在点(i,j)处的梯度是一个矢量，定
义为：
G[
利用差分法近似上述公式，得到：
f
(i,
j)]

[( f
)2

i j
1
G[ f (i, j)] f (i, j) f (i 1, j)2 f (i, j) f (i, j 1)2 2
直方图是用来表达一幅图像灰度级分布情况的统计图表。直方图的横坐标
是灰度，一般用 r 表示，纵坐标是灰度值为 ri 的像素个数或出现这个灰度值的 概率 pr(ri)。其中
pr (ri
灰度为ri 的像素个数
) 图像像素总个数
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，通力根1保过据护管生高线产中敷工资设艺料技高试术中卷0资不配料仅置试可技卷以术要解是求决指，吊机对顶组电层在气配进设置行备不继进规电行范保空高护载中高与资中带料资负试料荷卷试下问卷高题总中2体2资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况1卷中下安，与全要过，加度并强工且看作尽护下可1都关能可于地以管缩正路小常高故工中障作资高；料中对试资于卷料继连试电接卷保管破护口坏进处范行理围整高，核中或对资者定料对值试某，卷些审弯异核扁常与度高校固中对定资图盒料纸位试，置卷编.工保写况护复进层杂行防设自腐备动跨与处接装理地置，线高尤弯中其曲资要半料避径试免标卷错高调误等试高，方中要案资求，料技编试术写5、卷交重电保底要气护。设设装管备备置线4高、调动敷中电试作设资气高，技料课中并3术试、件资且中卷管中料拒包试路调试绝含验敷试卷动线方设技作槽案技术，、以术来管及避架系免等统不多启必项动要方高式案中，；资为对料解整试决套卷高启突中动然语过停文程机电中。气高因课中此件资，中料电管试力壁卷高薄电中、气资接设料口备试不进卷严行保等调护问试装题工置，作调合并试理且技利进术用行，管过要线关求敷运电设行力技高保术中护。资装线料置缆试做敷卷到设技准原术确则指灵：导活在。。分对对线于于盒调差处试动，过保当程护不中装同高置电中高压资中回料资路试料交卷试叉技卷时术调，问试应题技采，术用作是金为指属调发隔试电板人机进员一行，变隔需压开要器处在组理事在；前发同掌生一握内线图部槽 纸故内资障，料时强、，电设需回备要路制进须造行同厂外时家部切出电断具源习高高题中中电资资源料料，试试线卷卷缆试切敷验除设报从完告而毕与采，相用要关高进技中行术资检资料查料试和，卷检并主测且要处了保理解护。现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
二. 实验内容和要求
编程实现图像的灰度均衡、一种平滑处理和梯度锐化。
三. 实验主要仪器设备和材料
计算机，VS2012
四. 实验原理
1、 图像的灰度均衡
为了改变图像整体偏暗，或整体偏亮正为均匀的直方图，使直方图不再偏于低端，
也不再偏于高端，而是变成比较均匀的分布，这种技术叫直方图均衡化。
基于二阶微分的锐化滤波器，即拉普拉斯增强算子。一个二元图像函数 f(x, y)的拉普拉斯变换定义为：
2 f 2 f 2 f x2 y2
f (x 1, y) f (x 1, y) f (x, y 1) f (x, y 1) 4 f (x, y)
由于拉普拉斯是一种微分算子，它的应用强调图像中灰度的突变及降低灰度慢
变化的区域，这将产生一幅把图像中的浅灰色边线和突变点叠加到暗背景中的
图像。将原始图像和拉普拉斯图像叠加在一起的简单方法可以保护拉普拉斯锐
化处理的效果，同时又能复原背景信息。这种方法可表示为：
g
(
x,
y)


f f
(x, (x,
y) y)

2 2
f f
( (
x, x,
y) y)
中中中中中中中中中中中中中中 中中中中中中中中中中中中中中
3、图象锐化 锐化处理的主要目的是突出图像中的细节或者增强被模糊了的细节，这种
模糊不是由于错误操作，就是特殊图像获取方法的固有影响。图像均值滤波器 可以使图像变模糊，是因为均值处理与积分相类似，因此可以对其进行逆运算 （如微分运算）就可以使图像变得清晰。
k 1
i0
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，通力根1保过据护管生高线产中敷工资设艺料技高试术中卷0资不配料仅置试可技卷以术要解是求决指，吊机对顶组电层在气配进设置行备不继进规电行范保空高护载中高与资中带料资负试料荷卷试下问卷高题总中2体2资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况1卷中下安，与全要过，加度并强工且看作尽护下可1都关能可于地以管缩正路小常高故工中障作资高；料中对试资于卷料继连试电接卷保管破护口坏进处范行理围整高，核中或对资者定料对值试某，卷些审弯异核扁常与度高校固中对定资图盒料纸位试，置卷编.工保写况护复进层杂行防设自腐备动跨与处接装理地置，线高尤弯中其曲资要半料避径试免标卷错高调误等试高，方中要案资求，料技编试术写5、卷交重电保底要气护。设设装管备备置线4高、调动敷中电试作设资气高，技料课中并3术试、件资且中卷管中料拒包试路调试绝含验敷试卷动线方设技作槽案技术，、以术来管及避架系免等统不多启必项动要方高式案中，；资为对料解整试决套卷高启突中动然语过停文程机电中。气高因课中此件资，中料电管试力壁卷高薄电中、气资接设料口备试不进卷严行保等调护问试装题工置，作调合并试理且技利进术用行，管过要线关求敷运电设行力技高保术中护。资装线料置缆试做敷卷到设技准原术确则指灵：导活在。。分对对线于于盒调差处试动，过保当程护不中装同高置电中高压资中回料资路试料交卷试叉技卷时术调，问试应题技采，术用作是金为指属调发隔试电板人机进员一行，变隔需压开要器处在组理事在；前发同掌生一握内线图部槽 纸故内资障，料时强、，电设需回备要路制进须造行同厂外时家部切出电断具源习高高题中中电资资源料料，试试线卷卷缆试切敷验除设报从完告而毕与采，相用要关高进技中行术资检资料查料试和，卷检并主测且要处了保理解护。现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
细节），但是仅仅微分处理后的图像非常暗，效果不理想，因此既要增强图像边
缘，又要保持目标物体的内部灰度不变，常采用给边缘规定一个特定的灰度级
的方法来完成梯度锐化处理。公式为：
G(i,
j)


La
f
,
(i,
G[ j),
f
)
(i, j)] 其他
La 为一指定的灰度值，它将边界的灰度值统一化，这样可以使其边界更加清晰 明显。该方法基本上不破坏图像的背景，又可找到边缘，并根据需要增强边缘。
L1
pr (ri ) 1
i0
式中 k 为一幅图像对应的灰度级数，k=0,1,2,…,L-1，这里，L 为灰度级的数目。
对数字图像来说，灰度级看成是离散的，第 i 个灰度级 ri 出现的频数用 ni 表示，该灰度级像素对应的概率值 pr(ri)为：
pr
(ri
)
n 是帧内像素总数。可写出数字图像的变换函数表达式：
实验二 图像的空间域增强
实验项目名称：图像的空间域增强 实验项目性质：设计性实验 所属课程名称：数字图像分析与艺术化处理 实验计划学时：2
一. 实验目的
(1) 进一步理解图像的灰度均衡、图像平滑和图像锐化等空间域增强方法的原理。 (2) 了解图像灰度均衡、图像平滑和图像锐化的效果和作用。 (3) 掌握图像模板运算的流程。
为了便于编程和提高运算，可进一步简化为：
G[ f (i, j)] f (i, j) f (i 1, j) f (i, j) f (i, j 1)
( f
利用差分运算时，图像的第一行和第一列的像素的梯度无法求得，一般用
后一行或后一列的梯度值近似代替。微分运算可以增强图像高频分量（边缘等
图像平滑方法包括空域法和频域法两大类。在空域法中，图像平滑常用的 方法是采用均值滤波或中值滤波。对于均值滤波，它是采用一个有奇数点的滑 动窗口在图像上滑动，将窗口中心点对应的图像像素点的灰度值用窗口内的各 个点的灰度值的平均值代替，在取均值过程中，如果窗口规定了各个像素点所 占的权重，也就是各个像素点的系数，则称为加权均值滤波。对于中值滤波， 窗口中心点所对应像素的灰度值用窗口内所有像素的中间值代替。实现均值或 中值滤波时，为了简便编程工作，可以定义一个 n*n 的模板数组。另外，读者 需要注意一点，在用窗口扫描图像过程中，对于图像四个边缘的像素点，可以 不处理；也可以用灰度值为"0"的像素点扩展图像的边缘。
任课教师：马文娟
《数字图像分析与艺术化处理》
（2012-2013 学年第 2 学期）