数字图像处理_王福成-03

中中 国国 地地 质质 大大 学学 武武 汉汉 数数字字图图像像处处理理 报告编号 03 指导老师 许丽娜 学生姓名 王福成 所在班级 064101 起始日期 2012 年 11 月 14 日 截止日期 2012 年 11 月 21 日 摘 要 本文是关于数字图像处理一学科对图像以及图像矩阵的锐化 滤 波 求 MSE 值和绘制等高线图 梯度场图和网格图等的处理 利用 MATLAB 语句实现了对图像的这些处理 Task 1 利用 sobel 算子对图像矩阵进行处理 求一阶梯度 g x g y 和 g x y 并且通过斜率和角度计算出 f x y 最后输出图像 矩阵的梯度场 Task 2 利用 matlab 语句输出原图像和加了高斯噪音的等高线图 梯度场图和 3D 网格图 Task 3 利用拉普拉斯算子求 L x y f x y Task 4 计算并显示拉普拉斯算子对测试图像的破片 分别使用 imfilter 和 fspecial 滤波器 Task 5 应用 Laplacian 锐化滤波器来锐化图像和不同 下的平 滑图像并计算其 MSE 的值 关键字 滤波器 sobel 算子 Laplacian 算子 锐化 等高线 技术讨论 Task 1 用 sobel 算子对 a 水平 垂直边缘分别求一阶导 得到 g x g y 用 quiver gx gy 代码绘制出 a 的梯度场图 间接的用 k g x g y 和 l atan k 180 pi 来求得 f x y Task 2 用 contour a quiver gx gy 和 mesh a 代码输出 lena 图像加高斯噪音前后的等高线图 梯度场图和 3D 网格图 Task 3 用拉普拉斯算子 w 1 4 1 4 20 4 1 4 1 求图像矩阵 的 L x y f x y Task 4 先用 imfilter 滤波器对图像用 Laplacian 算子 w 0 1 0 1 4 1 0 1 0 进行滤波 输出原图像和滤波后的图像 然后用 h fspecial Laplacian b imfilter a h corr replicate 滤波器进行滤波 得到滤波后的图像 一起输出 比较二者的出入 Task 5 对 lena 图像进行 w 2 2 1 1 4 1 1 2 2 16 的均值滤 波处理 输出前后图像 然后用拉普拉斯锐化滤波 w1 0 1 0 1 4 1 0 1 0 进行滤波 输出锐化后的图像和平滑图像 0 10 0 20 和 0 25 的图像 并且求出在 0 10 0 20 和 0 25 下的 MSE 并 且绘制出 MSE 折线图 讨论结果及代码 Task 1 a 110 110 110 145 180 200 110 110 145 185 200 210 110 145 185 200 210 215 140 185 200 210 215 220 180 200 210 220 220 220 200 210 215 220 220 220 w1 1 2 1 0 0 0 1 2 1 对水平边缘有较大响应 w2 1 0 1 2 0 2 1 0 1 对垂直边缘有较大响应 M N size a m n size w1 w1 double w1 改变成浮点型 a double a gx zeros M 2 N 2 求水平方向上的一阶导数 s1 0 g1 0 for x m 1 2 M m 1 2 for y n 1 2 N n 1 2 for s 1 m for t 1 n g1 w1 s t a x s m 1 2 y t n 1 2 s1 s1 g1 end end g x 1 y 1 s1 s1 0 end end gx gx 在水平方向上的一阶导数 145 240 215 130 235 210 120 65 205 125 75 45 125 65 40 20 m n size w2 a double a w2 double w2 gy zeros M 2 N 2 在垂直方向上的一阶导数 s1 0 g1 0 for x m 1 2 M m 1 2 for y n 1 2 N n 1 2 for s 1 m for t 1 n g1 w2 s t a x s m 1 2 y t n 1 2 s1 s1 g1 end end g x 1 y 1 s1 s1 0 end end gy gy 在垂直方向上的一阶导数 145 240 205 120 245 210 120 65 225 125 65 35 135 75 40 10 gx gy gradient a 求梯度 figure quiver gx gy title 梯度图 gx double gx gy double gy k gx gy 斜率 及正切值 k k 1 0000 1 0000 1 0488 1 0833 0 9592 1 0000 1 0000 1 0000 0 9111 1 0000 1 1538 1 2857 0 9259 0 8667 1 0000 2 0000 l atan k 180 pi gx 与 gy 夹角 L l 45 0000 45 0000 46 3639 47 2906 43 8065 45 0000 45 0000 45 0000 42 3370 45 0000 49 0856 52 1250 42 7974 40 9144 45 0000 63 4349 M N size k m n size l k double k l double l f zeros M N for i 1 M for j 1 N g i j k i j 2 l i j 2 1 2 end End F f 45 0111 45 0111 46 3758 47 3030 43 8170 45 0111 45 0111 45 0111 42 3468 45 0111 49 0992 52 1409 42 8074 40 9236 45 0111 63 4665 Task 2 a imread lena tif a double a figure contour a title lena 的等高线图 gx gy gradient a 求梯度 figure quiver gx gy 求梯度的图像 title lena 的梯度场图 figure mesh a title lena 的网格图 b a imread lena tif b imnoise a gaussian b double b figure contour a title 加了高斯噪音后的等高线图 gx gy gradient b figure quiver gx gy title 加了高斯噪音后的梯度图像 figure mesh b title 加入高斯噪音后的三维网格图像 Task 3 a 100 100 110 125 120 100 105 110 145 185 170 110 110 160 200 200 200 115 140 185 200 200 200 120 140 180 200 200 200 120 100 110 120 120 120 120 a a 100 100 110 125 120 100 105 110 145 185 170 110 110 160 200 200 200 115 140 185 200 200 200 120 140 180 200 200 200 120 100 110 120 120 120 120 w 1 4 1 4 20 4 1 4 1 M N size a m n size w a double a w double w f zeros M 2 N 2 s1 0 f1 0 for x m 1 2 M m 1 2 for y n 1 2 N n 1 2 for s 1 m for t 1 n f1 w s t a x s m 1 2 y t n 1 2 s1 s1 g1 end end f x 1 y 1 s1 s1 0 end end f f 360 105 510 400 190 500 145 645 330 120 0 485 500 585 480 880 Task 4 imfilter 方法 a imread lena tif w 0 1 0 1 4 1 0 1 0 b imfilter a w corr replicate imshow b title 滤波后图像 figure subplot 2 2 1 imshow a title 原图像 subplot 2 2 2 imshow b title 滤波后图像 fspecial 方法 a imread lena tif h fspecial Laplacian b imfilter a h corr replicate subplot 1 2 1 imshow a title 原图像 subplot 1 2 2 imshow b title 滤波后图像 Task 5 对 lena 图进行处理 a imread lena tif w 2 2 1 1 4 1 1 2 2 16 b imfilter a w corr replicate subplot 1 2 1 imshow a title 原图像 subplot 1 2 2 imshow b title 滤波后图像 w1 0 1 0 1 4 1 0 1 0 b1 imfilter a w1 corr replicate 拉普拉斯锐化滤波 b double b b1 double b1 b1 double b1 b2 b 0 10 b1 b3 b 0 20 b1 b4 b 0 25 b1 b2 uint8 b2 b3 uint8 b3 b4 uint8 b4 figure subplot 1 2 1 imshow b1 title 锐化后的图像 subplot 1 2 2 imshow b2 title 0 10 figure subplot 1 2 1 imshow b3 title 0 20 subplot 1 2 2 imshow b4 title 0 25 M N size a c double a d double b sum1 0 for i 1 M for j 1 N sum1 sum1 c i j d i j 2 end end mseValue sum1 M N mseValue mseValue 10 3269 d2 double b2 sum1 0 for i 1 M for j 1 N sum1 sum1 c i j d2 i j 2 end end mseValue sum1 M N mseValue mseValue 7 2092 d3 double b3 sum1 0 for i 1 M for j 1 N sum1 sum1 c i j d