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《数字图像处理》实验指导书
安平编
通信与信息工程学院
2018
年
9
月
目
录
<
/p>
实验
1
．直方图统计及亮度调整
2
实验
2
．二维
Fourier
变换及其频谱
4
实验
3
．降噪滤波
5
实验
4
．图像卷积运算――线性滤波
7
实验
5
．
DCT
图像数据压缩
9
实验
6
．设计频域滤波器消除噪声
11
实验
1
．直方图统计及亮度调整
一、实验目的
了解并掌握直方图统计
方法以及分段线性拉伸、直方图均衡等亮度调整算
法，通过观察对这些运算建立感性认识
。
二、实验内容
1
．
2
．
3
．
观察各类图像的直方图；
操作
LUT
灰度对照表，进行分段线性拉伸；
采用直方图均衡方法对低对比度的图像进行对比度增强。
三、基本原理
1
．直方图的定义
< br>图象的灰度直方图是一个函数，表示数字图象中每一灰度级与该灰度
级
出
现
的
频
数
<
即
具
有
这
一
灰
度
级
的
象
素<
/p>
数
目
）
间
的
对
应
关
系
：
b5E2RGbCAP
M
为一幅图象所包含的象素总数
；
N(b>
为图象中灰度值为
b
的象素总数。
通常，以灰度值
b
为横坐标，
N(b>
为纵坐标。直方图是图象中象素
灰度值
的一阶概率分布密度的一种近似。
p1EanqFDPw
2
．对比度增强
对比度增强又称为点运算，逐点改变输入图象的每一象素的灰度，而各象
素的位置不
改变，一般用来拓宽图象的灰度范围。
DXDiTa9E3d
(1)
灰度变换法
<
br>
对照）
典型的对比度
拉伸灰度变换关系如图
1
所示，其对应关系如下：
g
式中，
f
、
g
分别表示输入及输出图象，
、
、
为折线段的斜率，
a
、
b
L
?
g
b
决定低
、中、高灰度级的范围。选择不同的
、
、
、
a
、
b
、
ga
及
gb
数值，可得到各种各样的灰度拉伸效果。灰度变换前后的灰度变化范围是
?
g
a
?
不变的，对一部分灰度区域的扩张
<
感兴趣区）都是以其它区域的压缩为
代价的。
RTCrpUDGiT
a
b
L
f
0
图
1.
典型的对比度拉伸灰度
可见，输出和输入图象之间各点的灰度是按照一定的映射关系相联系
的
，这种映射关系在计算机中则是通过一个查照表
LUT 新图的灰度，
，即
LUT
）实现的。通过
对照改变了图象中不同灰度特性趋于的对比度或
反差
），达到改善视觉效果的目的。
5PCzVD7HxA
(2)
直方图均衡
直方图均衡
）就是通过点运算使输入图像的
灰度分布较为均匀，使图像具有
较好的视觉效果。设
r, s
分别为原图和
r(r>,
s(s>
分别为原图及新图的概率密度函数，则均衡
变换为原图像的累积分布函数：
jLBHrnAILg
对于离散图像，均衡转换公式为：
其中，
Lmax
指图像中的最大灰度值
<
对于灰度图像就是
255
）。
四、实验步骤
<
/p>
<
一）
Matlab
的
demo
演示
1.
在
命
令
窗
中
输
入
demo,
在
左
边
窗
口
选
中<
/p>
“Toolboxes
image
processingEnhancementIntensity
Adjustment
and
Histogram
Equalization”,
在右边窗口点击按钮“Run this demo”进入演
示窗口
.xHAQX74J0X
2.
Operation
选
Intensi
ty Adjustment
改变
Intensity
Transformation
窗内曲线的形状
,
或触动亮度
,
对比度
,
灰度按钮
,
调<
/p>
整图像质量
,
观察图像参数对直方图分
布的影响。
LDAYtRyKfE
3.
O
pe
ration
选
Histogram
Equalization
观察均衡化处理图像的效
果。
<
二）
Im
gPro
演示
1.
在
Matlab
界面下进入“DIP_demo”目录
，输入“path21”，回车，
再输入“ImgPro”；
Z
zz6ZB2Ltk
2.
3.
选择“图像的基本性质－
>
直方图与图像特性”，观察各种图像的直
方
图；
4.
5.
选择“图像增强－
>
对比度修正－
>LUT
对
照之一”，任意改变
LUT
形
状，观察
其处理效果；
6.
选择
“图像增强－
>
对比度修正－
>
直方图修正”，进行直方图均衡
操作。
五、实验报告要求
1
．画出以下几种图像调整到最佳质量时的强度变换图和
gamma
值：
1.
Circuit 2. Tire 4. Pout 5.
Saturn
。
dvzfvkwMI1
2
．归纳不同类型图像，其直方图的
特点。
3
．归纳调整直方图分布对图像质量的效果。
实验
2
．二维
Fourier
变换及其频谱
一、
实验目的
通过观察
< br>Fourier
频谱建立对
Fourier
变换及其有关性质的感性认
识。
二、
实验内容
1.
不同性质图像的
Fourier
频谱的特点
2.
低频成份和高频成份对图像的作用
3.
幅度谱、相位谱在图像恢复中的作用
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