★★★★★《数字图像处理》实验指导书(2011版)1118

数字数字图图像像处处理理 MATLAB 版版 实实实实 验验验验 指指指指 导导导导 书书书书 2011 版版 倪浩倪浩 编编写写 电电子与子与计计算机教学算机教学团队团队 咸宁学院电子与信息工程学院咸宁学院电子与信息工程学院 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 目目 录录 说说 明明 实验一实验一 MatlabMatlab 图像处理基础图像处理基础 1 图像的读写 2 图像显示 实验二实验二 图像运算图像运算 1 图像点运算 2 图像的代数运算 3 图像的几何运算 4 图像的邻域操作 实验三实验三 灰度变换增强灰度变换增强 1 线段上像素灰度分布 2 直方图变换 实验四实验四 空域滤波增强空域滤波增强 1 噪声模拟 2 均值滤波和中值滤波 3 空域滤波 实验五实验五 空间变换空间变换 1 图像极值的处理方法 2 创建一幅图像 求其距离矩阵 3 使用伪彩色显示标记矩阵 4 利用选择控制点实现图像匹配 实验六实验六 图像变换与滤波器设计图像变换与滤波器设计 1 傅立叶变换 2 离散余弦变换 DCT 3 Radon变换 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 4 Matlab线形滤波器设计 实验七实验七 形态学操作形态学操作 1 图像膨胀 2 图像腐蚀 3 膨胀与腐蚀的综合使用 4 高帽与低帽变换 实验八实验八 图像复原图像复原 1 模糊与噪声 2 维纳滤波复原 实验九实验九 图像分析与理解及图像压缩图像分析与理解及图像压缩 1 图像分析与理解 2 图像压缩 附附 录录 1 常用图像处理函数 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 说说 明明 一 实验设备一 实验设备 1 LC PC 计算机系统 2 MatLab 软件 语言包括图像处理工具箱 Image Processing Toolbox 3 实验所需要的图片 二 实验步骤二 实验步骤 1 启动 MatLab 在 MatLab 命令窗口中输入相应程序 A 书写程序时 首先读取图像 一般调用 MatLab 自带的图像 如 cameraman tif 图像 再调用相应的图像处理函数 设置参数 最后输 出处理后的图像 B Matlab 自带图像存储路径为 Matlab 安装路径 toolbox images imdemos 如果 Matlab 安装在 C 盘根目录下 则的自 带图像路径为 C MATLAB7 toolbox images imdemos C m 文件默认保存的文件夹为 Matlab 安装路径 work 如 C MATLAB7 work D 除 Matlab 自带的图像外 新添加的被处理图像一般与其 m 文件放在 同一文件夹中 2 浏览源程序并理解含义 3 运行 观察并截图记录显示结果 A 运行过程中改变相应参数 观察结果图像 理解参数含义 B 截图方法 键盘上 Print Screen 键可截取整个屏幕 Alt Print Screen 组合键可截取活动窗口 粘贴到 Windows 附件中的画图工具中 保存即可 另外也可自带专用截图软件截取 4 结束运行 退出程序 撰写实验报告 三 实验报告要求三 实验报告要求 描述实验的基本步骤 用数据和图片给出各个步骤中取得的实验结果 并进行 必要的讨论 必须包括原始图像及其计算 处理后的图像 1 实验报告中必须包含完整的图像处理过程 代码和结果及其分析 2 处理前后的图像可以打印出来粘贴到实验报告上 3 图像应有简单注释 程序中用 title 标记或用笔添加注释 且必须与程序 代码对应 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 实验一实验一 MatlabMatlab 图像处理基础图像处理基础 一 实验目的一 实验目的 1 了解 Matlab 的基本功能及操作方法 2 练习图像读写和显示函数的使用方法 3 掌握 Matlab 支持的五类图像的显示方法 灰度 索引 黑白 彩色等 4 熟悉常用的图像文件格式与格式转换 二 实验内容二 实验内容 1 图像的读写图像的读写 A 图像读 RGB imread ngc6543a jpg B 图像写 先从一个 mat 文件中载入一幅图像 然后利用图像写函数 imwrite 创建一个 bmp 文件 并将图像存入其中 load clown whos imwrite X map clown bmp C 图像文件格式转换 bitmap imread clown bmp bmp imwrite bitmap clown png png D 图像综合操作 利用 matlab 提供的函数将图像读入 编写程序实现对给定图像进行一定比例 的放大和缩小处理 在 Mfile 编辑器中写入以下程序 全速执行 I imread roger jpg 读入图像 J imresize I 10 放大 10 倍 K imresize I 0 1 缩小 10 倍 L imrotate I 10 bilinear crop 逆时针旋转 10 subplot 2 2 1 imshow I title 原图 原图 subplot 2 2 2 imshow J title 放大 10 放大 10 倍 subplot 2 2 3 imshow K title 缩小 0 1 缩小 10 倍 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 subplot 2 2 4 imshow L title 逆时针旋转 10 逆时针转 10 2 图像显示图像显示 A 二进制图像的显示 BW1 zeros 20 20 创建仅包含 0 1 的双精度图像 BW1 2 2 18 2 2 18 1 imshow BW1 notruesize whos BW2 uint8 BW1 figure imshow BW2 notruesize BW3 BW2 0 逻辑标志置为 on figure imshow BW3 notruesize whos BW imread circles png imshow BW figure imshow BW figure imshow BW 1 0 0 0 0 1 B 灰度图像的显示 I imread testpat1 tif J filter2 1 2 1 2 I imshow I figure imshow J C 索引图像的显示 load clown 装载一幅图像 imwrite X map clown bmp 保存为 bmp 文件 imshow X imshow X map D RGB 图像的显示 I imread flowers tif imshow I RGB imread ngc6543a jpg figure imshow RGB imshow I 3 显示第 3 个颜色分量 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 E 多帧图像的显示 mri uint8 zeros 128 128 1 27 27 帧文件 mri tif 初始化 for frame 1 27 mri frame map imread mri tif frame 读入每一帧 end imshow mri 3 map 显示第 3 帧 figure imshow mri 6 map 显示第 6 帧 figure imshow mri 10 map 显示第 10 帧 figure imshow mri 20 map 显示第 20 帧 F 显示多幅图像 X1 map1 imread forest tif X2 map2 imread trees tif subplot 1 2 1 imshow X1 map1 subplot 1 2 2 imshow X2 map2 subplot 1 2 1 subimage X1 map1 subplot 1 2 2 subimage X2 map2 三 思考题三 思考题 1 简述 MatLab 软件的特点 2 MatLab 软件可以支持哪些图像文件格式 3 如何显示多帧图像的所有帧 如何根据多帧图像创建电影片段 4 图像显示时 若不带参数 notruesize 显示效果如何 5 如何显示 RGB 图像的某一个颜色分量 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 实验二实验二 图像运算图像运算 一 实验目的一 实验目的 1 熟悉图像点运算和代数运算的实现方法 2 了解图像几何运算的简单应用 3 了解图像的邻域操作 二 实验内容二 实验内容 1 图像点运算图像点运算 读入图像 rice png 通过图像点运算改变对比度 rice imread rice png subplot 131 imshow rice I double rice 转换为双精度类型 J I 0 43 60 rice2 uint8 J 转换为 uint8 subplot 132 imshow rice2 J I 1 5 60 rice3 uint8 J 转换为 uint8 subplot 133 imshow rice3 2 图像的代数运算图像的代数运算 A 图像加法运算 I imread rice png imshow I J imread cameraman tif figure imshow J K imadd I J figure imshow K K2 imadd I J uint16 figure imshow K2 RGB imread flowers tif 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 RGB2 imadd RGB 50 imshow RGB figure imshow RGB2 RGB3 imadd RGB 100 figure imshow RGB3 B 图像减法运算 I imread rice png imshow I background imopen I strel disk 15 估计背景图像 figure imshow background I2 imsubtract I background 从原始图像中减去背景图像 figure imshow I2 C 图像乘法运算 I imread moon tif J immultiply I 1 2 K immultiply I 0 5 imshow I figure imshow J figure imshow K D 图像除法运算 3 图像的几何运算图像的几何运算 A 图像缩放 读入图像 trees tif 改变图像大小 分别将原图像放大 1 5 倍和缩小 0 5 倍 I imread trees tif J imresize I 1 25 K imresize I 0 8 imshow I figure imshow J figure imshow K Y imresize I 100 150 figure imshow Y 在 matlab 环境中 程序首先读取图像 然后调用图像缩放函数 设置相关参 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 数 再输出处理后的图像 I imread cameraman tif figure imshow I scale 0 5 J imresize I scale figure imshow J B 图像旋转 将上述图像顺时针和逆时针旋转任意角度 观察显示效果 I imread trees tif J imrotate I 30 bilinear J1 imrotate I 30 bilinear crop imshow I figure imshow J figure imshow J1 J2 imrotate I 15 bilinear figure imshow J2 在 matlab 环境中 程序首先读取图像 然后调用图像旋转函数 设置相关参 数 再输出处理后的图像 I imread cameraman tif figure imshow I theta 30 K imrotate I theta Try varying the angle theta figure imshow K C 图像剪切 通过交互式操作 从一幅图像中剪切一个矩形区域 I imread trees tif imshow I I1 imcrop figure imshow I1 I2 imcrop I 30 60 120 160 figure imshow I2 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 4 图像的邻域操作图像的邻域操作 读入图像 tire tif 分别使用函数 nlfilter 和 blkproc 对图像进行滑动邻域操作和 分离邻域操作 I imread tire tif f inline max x 构造复合函数 I2 nlfilter I 3 3 f 滑动邻域操作 imshow I figure imshow I2 I imread tire tif f inline uint8 round mean2 x ones size x 构造复合函数 I2 blkproc I 8 8 f 滑动邻域操作 imshow I figure imshow I2 三 思考题三 思考题 1 点运算和代数运算的实现方法各是怎样的 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 实验三实验三 灰度变换增强灰度变换增强 一 实验目的一 实验目的 1 熟悉 matlab 图像处理工具箱及直方图函数的使用 2 了解灰度变换增强的 Matlab 实现方法 3 掌握直方图灰度变换方法 4 理解和掌握直方图原理和方法 二 实验内容二 实验内容 1 线段上像素灰度分布线段上像素灰度分布 读入灰度图像 debye1 tif 采用交互式操作 用 improfile 绘制一条线段的灰 度值 imshow debye1 tif improfile 读入 RGB 图像 flowers tif 显示所选线段上红 绿 蓝颜色分量的分布 imshow flowers tif improfile 2 直方图变换直方图变换 A 直方图显示 在 matlab 环境中 程序首先读取图像 然后调用直方图函数 设置相关参数 再输出处理后的图像 I imread cameraman tif 读取图像 subplot 1 2 1 imshow I 输出图像 title 原始图像 在原始图像中加标题 subplot 1 2 2 imhist I 输出原图直方图 title 原始图像直方图 在原图直方图上加标题 读入图像 rice png 在一个窗口中显示灰度级 n 64 128 和 256 的图像直方 图 I imread rice png imshow I 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 figure imhist I 64 figure imhist I 128 B 直方图灰度调节 利用函数 imadjust 调解图像灰度范围 观察变换后的图像及其直方图的变化 I imread rice png imshow I figure imhist I J imadjust I 0 15 0 9 0 1 figure imhist J figure imshow J I imread cameraman tif imshow I figure imhist I J imadjust I 0 0 2 0 5 1 figure imhist J figure imshow J C 直方图均衡化 在 matlab 环境中 程序首先读取图像 然后调用灰度均衡函数 设置相关参 数 再输出处理后的图像 I imread cameraman tif 读取图像 subplot 2 2 1 imshow I 输出图像 title 原始图像 在原始图像中加标题 subplot 2 2 3 imhist I 输出原图直方图 title 原始图像直方图 在原图直方图上加标题 a histeq I 256 直方图均衡化 灰度级为 256 subplot 2 2 2 imshow a 输出均衡化后图像 title 均衡化后图像 在均衡化后图像中加标题 subplot 2 2 4 imhist a 输出均衡化后直方图 title 均衡化后图像直方图 在均衡化后直方图上加标题 分别对图像 pout tif 和 tire tif 进行直方图均衡化处理 比较处理前后图 像及直方图分布的变化 I imread pout tif imshow I figure imhist I J histeq I figure imhist J 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 figure imshow J I imread tire tif imshow I figure imhist I J histeq I figure imshow J figure imhist J 三 思考题三 思考题 1 MATLAB 程序的 IPT 中有哪些图像亮 灰 度变换函数 写出函数的语法 2 直方图的物理含义是什么 3 结合实验内容 定性评价直方图均衡增强效果 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 实验四实验四 空域滤波增强空域滤波增强 一 实验目的一 实验目的 1 了解空域滤波增强的 Matlab 实现方法 2 掌握噪声模拟和图像滤波函数的使用方法 3 能够将给定图像 噪声 使用均值滤波器 中值滤波器对不同强度的高斯噪 声和椒盐噪声 进行滤波处理 4 能够正确地评价处理的结果 并从理论上作出合理的解释 二 实验内容二 实验内容 1 噪声模拟噪声模拟 利用函数 imnoise 给图像 eight tif 分别添加高斯 gaussian 噪声和椒盐 salt imshow I I1 imnoise I gaussian 0 0 01 figure imshow I1 I2 imnoise I salt figure imshow I2 2 均值滤波和中值滤波均值滤波和中值滤波 A 均值滤波 在 matlab 环境中 程序首先读取图像 然后调用图像增强 函数 设置相 关参数 再输出处理后的图像 I imread cameraman tif figure imshow I J filter2 fspecial average 3 I 255 figure imshow J B 中值滤波 在 matlab 环境中 程序首先读取图像 然后调用图像增强 中值滤波 函数 设置相关参数 再输出处理后的图像 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 I imread cameraman tif figure imshow I J medfilt2 I 5 5 figure imshow J 3 空域滤波空域滤波 A 对上述噪声图像进行均值滤波和中值滤波 比较滤波效果 I imread Sample2 1 jpg J imnoise I gauss 0 02 添加高斯噪声 J imnoise I salt 添加椒盐噪声 K filter2 fspecial average 3 J 255 均值滤波 3 3 L filter2 fspecial average 5 J 255 均值滤波 5 5 M medfilt2 J 3 3 中值滤波 3 3 模板 N medfilt2 J 4 4 中值滤波 4 4 模 板 imshow I figure imshow J figure imshow K figure imshow L figure imshow M figure imshow N B 总结均值滤波和中值滤波的特点及使用场合 均值滤波器是一种最常用的线性低通平滑滤波器 可抑制图像中的噪声 但同 时也使图像变得模糊 中值滤波器是一种最常用的非线性平滑滤波器 可消除图像中孤立的噪声点 又可产生较少的模糊 C 对图像 saturn tif 采用 laplacian 高通滤波器进行锐化滤波 I imread saturn tif imshow I h fspecial laplacian I2 filter2 h I figure imshow I2 三 思考题三 思考题 1 简述高斯噪声和椒盐噪声的特点 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 2 结合实验内容 定性评价平均滤波器 中值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的 去噪效果 3 结合实验内容 定性评价滤波窗口对去噪效果的影响 4 图像亮 灰 度变换与空间滤波有什么不同 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 实验五实验五 空间变换空间变换 一 实验目的一 实验目的 1 了解空间变换函数及图像匹配方法 二 实验内容二 实验内容 1 图像极值的处理方法图像极值的处理方法 A 对于下图所示的图像矩阵 A 利用函数 imregionalmax 寻找其局部极大值 A 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 13 13 13 10 10 11 10 11 10 10 13 13 13 10 10 10 11 10 10 10 13 13 13 10 10 11 10 11 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 11 10 10 10 18 18 18 10 10 10 10 10 11 10 18 18 18 10 10 10 10 11 10 10 18 18 18 10 10 10 11 10 11 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 11 10 10 10 B imregionalmax A B 利用函数 imextendedmax 寻找像素值大于其邻域像素值 2 个单位的局部 极大值 C imextendedmax A 2 2 创建一幅图像创建一幅图像 求其距离矩阵 求其距离矩阵 bw zeros 5 5 bw 2 2 1 bw 4 4 1 D bwdist bw center1 10 center2 center1 dist sqrt 2 2 center1 2 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 radius dist 2 1 4 lims floor center1 1 2 radius ceil center2 1 2 radius x y meshgrid lims 1 lims 2 bw1 sqrt x center1 2 y center2 2 radius bw2 sqrt x center2 2 y center2 2 radius bw1 sqrt x center1 2 y center1 2 thresh 10 figure imshow C thresh 15 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 2 离散余弦变换离散余弦变换 DCT A 使用 dct2 对图像 autumn tif 进行 DCT 变换 RGB imread autumn tif imshow RGB I rgb2gray RGB 转换为灰度图像 figure imshow I J dct2 I figure imshow log abs J colormap jet 64 colorbar B 将上述 DCT 变换结果中绝对值小于 10 的系数舍弃 使用 idct2 重构图像 并与原图像比较 RGB imread autumn tif I rgb2gray RGB 转换为灰度图像 J dct2 I figure imshow I K idct2 J figure imshow K 0 255 J abs J 10 0 舍弃系数 K2 idct2 J figure imshow K2 0 255 C 利用 DCT 变换进行图像压缩 I imread cameraman tif I im2double I T dctmtx 8 B blkproc I 8 8 P1 x P2 T T mask 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 B2 blkproc B 8 8 P1 x mask I2 blkproc B2 8 8 P1 x P2 T T imshow I figure imshow I2 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 3 Radon 变换变换 使用 Radon 逆变换重建图像 P phantom 256 创建 256 灰度级大脑图 imshow P theta1 0 10 170 R1 xp radon P theta1 18 个投影 theta2 0 5 175 R2 xp radon P theta2 36 个投影 theta3 0 2 178 R3 xp radon P theta3 90 个投影 figure imagesc theta3 xp R3 colormap hot colorbar 使用逆变 换重构图像 I1 iradon R1 10 用 R1 重构图像 I2 iradon R2 5 用 R2 重构图像 I3 iradon R3 2 用 R3 重构图像 figure imshow I1 figure imshow I2 figure imshow I3 4 Matlab 线形滤波器设计线形滤波器设计 采用频率变换方式 通过一维最优波纹 FIR 滤波器创建二维 FIR 滤波器 p96 b remez 10 0 0 4 0 6 1 1 1 0 0 阶次 频率向量 对应的理想幅频响应 h ftrans2 b H w freqz b 1 64 whole colormap jet 64 plot w pi 1 fftshift abs H 使 x 轴取值 0 处对应曲线中 心 figure freqz2 h 32 32 三 思考题三 思考题 1 傅里叶变换有哪些重要的性质 2 简述傅立叶频谱搬移的原理 3 简述 Fourier 系数幅度 相位的物理意义 4 图像的二维频谱在显示和处理时应注意什么 5 简述离散余弦变换 DCT 的原理 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 实验七实验七 形态学操作形态学操作 一 实验目的一 实验目的 1 了解膨胀和腐蚀的 Matlab 实现方法 2 掌握图像膨胀 腐蚀 开启 闭合等形态学操作函数的使用方法 3 了解二进制图像的形态学应用 二 实验内容二 实验内容 1 图像膨胀图像膨胀 A 对包含矩形对象的二进制图像进行膨胀操作 BW zeros 9 10 BW 4 6 4 7 1 imshow BW notruesize se strel square 3 正方形结构元素 BW2 imdilate BW se figure imshow BW2 notruesize B 改变上述结构元素类型 如 line diamond disk 等 重新进行膨胀操作 C 对图像 text tif 进行上述操作 观察不同结构元素膨胀的效果 BW3 imread text tif imshow BW3 se2 strel line 11 90 线型结构元素 BW4 imdilate BW3 se2 figure imshow BW4 2 图像腐蚀图像腐蚀 A 对图像 circbw tif 进行腐蚀操作 BW1 imread circbw tif se strel arbitrary eye 5 BW2 imerode BW1 se imshow BW1 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 figure imshow BW2 B 对图像 text tif 进行腐蚀操作 BW imread text tif se strel line 11 90 BW2 imerode BW se imshow BW figure imshow BW2 3 膨胀与腐蚀的综合使用膨胀与腐蚀的综合使用 A 从原始图像 circbw tif 中删除电流线 仅保留芯片对象 方法一 先腐蚀 imerode 再膨胀 imdilate BW1 imread circbw tif imshow BW1 se strel rectangle 40 30 选择适当大小的矩形结构元素 BW2 imerode BW1 se 先腐蚀 删除较细的直线 figure imshow BW2 BW3 imdilate BW2 se 再膨胀 恢复矩形的大小 figure imshow BW3 方法二 使用形态开启函数 imopen BW1 imread circbw tif imshow BW1 se strel rectangle 40 30 BW2 imopen BW1 se 开启操作 figure imshow BW2 B 改变结构元素的大小 重新进行开启操作 观察处理结果 se strel rectangle 20 10 se strel rectangle 50 40 C 置结构元素大小为 4 3 同时观察形态开启 imopen 与闭合 imclose 的效果 总结形态开启与闭合在图像处理中的作用 I imread circbw tif imshow I se strel rectangle 4 3 I1 imopen I se 开启操作 I2 imclose I se 闭合操作 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 figure imshow I1 figure imshow I2 D 综合实例 I imread Plane2 jpg level graythresh I 得到合适的阈值 bw im2bw I level 二值化 SE strel square 3 设置膨胀结构元素 BW1 imdilate bw SE 膨胀 SE1 strel arbitrary eye 5 设置腐蚀结构元素 BW2 imerode bw SE1 腐蚀 BW3 bwmorph bw open 开运算 BW4 bwmorph bw close 闭运算 imshow I figure imshow bw figure imshow BW1 figure imshow BW2 figure imshow BW3 figure imshow BW4 4 高帽与低帽变换高帽与低帽变换 A 读入图像 pearlite tif 分别显示其高帽变换与低帽变换结果 并与原图 像比较 设 se strel disk 5 I imread pearlite tif subplot 221 imshow I se strel disk 5 J imtophat I se subplot 222 imshow J K imbothat I se subplot 223 imshow K L imsubtract imadd J I K subplot 224 imshow L B 要求显示在一个窗口中 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 三 思考题三 思考题 1 结合实验内容 评价腐蚀运算与膨胀运算的效果 2 结合实验内容 评价开运算与闭运算的效果 3 腐蚀 膨胀 开 闭运算的适用条件是什么 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 实验八实验八 图像复原图像复原 一 实验目的一 实验目的 1 掌握噪声模拟和图像滤波函数的使用方法 2 了解图像复原的 Matlab 实现方法 二 实验内容二 实验内容 1 模糊与噪声模糊与噪声 A 对图像 flowers tif 分别采用运动 PSF 和均值滤波 PSF 进行模糊 I imread flowers tif I I 10 1 256 222 1 256 剪切图像 imshow I len 30 运动位移 theta 10 运动角度 PSF fspecial motion len theta blurred imfilter I PSP circular conv figure imshow blurred I imread flowers tif imshow I H fspecial motion 50 45 运动 PSP motionblur imfilter I H figure imshow motionblur H fspecial disk 10 均值滤波 PSP averageblur imfilter I H figure imshow averageblur B 在上述模糊图像上再添加噪声 J imnoise motionblur salt figure imshow J 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 2 维纳滤波复原维纳滤波复原 A 使用维纳滤波复原函数 deconvwnr 复原无噪声模糊图像 len 30 theta 10 PSF fspecial motion len theta blurred imfilter I PSF circular conv figure imshow blurred wnr1 deconvwnr blurred PSF 真实 PSF figure imshow wnr1 非真实 PSF wnr2 deconvwnr blurred fspecial motion 2 len theta figure imshow wnr2 非真实 PSF wnr3 deconvwnr blurred fspecial motion len 2 theta figure imshow wnr3 B 使用维纳滤波复原函数 deconvwnr 复原模糊噪声图像 PSF fspecial motion len theta blurred imfilter I PSF circular conv noise 0 1 randn size I BlurredNoisy imadd blurred im2uint8 noise figure imshow BlurredNoisy wnr4 deconvwnr BlurredNoisy PSF figure imshow wnr4 C 设置信噪比和相关函数的维纳滤波复原 p179 图 9 12 NSR sum noise 2 sum im2double I 2 计算信噪 比 wnr5 deconvwnr BlurredNoisy PSF NSR figure imshow wnr5 设置信噪比的复原结果 NP abs fftn noise 2 噪声能量谱密度 NCORR fftshift real ifftn NP 噪声自相关函数 IP abs fftn im2double I 2 图像能量谱密度 ICORR fftshift real ifftn IP 图像自相关函数 wnr6 deconvwnr BlurredNoisy PSF NCORR ICORR figure imshow wnr6 设置自相关函数的复原结果 三 思考题三 思考题 1 常见的图像退化模型有哪些种类 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 2 不同的 PSF 对复原效果有什么影响 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 实验九实验九 图像分析与理解及图像压缩图像分析与理解及图像压缩 一 实验目的一 实验目的 1 了解 DCT 变换在图像压缩中的应用 2 掌握边缘检测的 Matlab 实现方法 3 了解用四叉数分解函数进行区域分割的方法 4 了解 Matlab 区域操作函数的使用方法 5 了解图像分析和理解的基本方法 二 实验内容二 实验内容 1 图像分析与理解图像分析与理解 A 边缘检测 使用 edge 函数对图像 rice png 进行边缘检测 I imread rice png imshow I bw1 edge I roberts bw2 edge I sobel bw3 edge I prewitt bw4 edge I canny bw5 edge I log figure imshow bw1 figure imshow bw2 figure imshow bw3 figure imshow bw4 figure imshow bw5 使用 edge 函数对图像 cameraman png 进行边缘检测 在 matlab 环境中 程序首先读取图像 然后调用图像边缘检测 Sobel Prewitt Log 边缘算子 edge 函数 设置相关参数 再输出处理后的图 像 I imread cameraman tif J1 edge I sobel J2 edge I prewitt J3 edge I log 数字图像处理 MATLAB 版 实验指导书 咸宁学院电子与信息工程学院 subplot 1 4 1 imshow I subplot 1 4 2 imshow J1 subplot 1 4 3 imshow J2 subplot 1 4 4 imshow J3 要求同时比较 roberts sobel prewitt canny log 算子的检测效果 edge 函数提供的最有效的边缘检测方法是 canny 方法 优点 使用两种不同的阈值分别检测强 弱边缘 并且仅当弱边缘与强边缘相连时 才将弱边缘包含在输出图像中 该方法不易受噪声干扰 能够在噪声和边缘间取得较好的平衡 检测到真正的 弱边缘 B 区域操作 使用区域选择函数 roicolor 区域滤波函数 roifilt2 和区域填充函数 roifilld 对图 像 pout tif 或 eight tif 进行区域操作 I imread pout tif imshow I BW roipoly figure imshow BW h fspecial unsharp I2 roifilt2 h I BW figure imshow I2 I3