基于matlab的数字图像处理.docx

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基于matlab的数字图像处理

数字图像处理作业：

1.数字图像的基本操作联系，如MATLAB读入、显示等

2.灰度直方图的使用

3.图像增强的练习

4.图像的几何变换

一．数字图像的基本操作练习

1.matlab读入图像

1.1函数imread

Imread函数可以将指定位置的图像文件读入工作区。

对于除索引图像以外的情况，其原型如下。

A=imread（FILENAME,FMT）;

对于索引图像，情况有所不同，此时imread的调用形式如下。

[X,MAP]=imread（FILENAME,FMT）;

1.2函数imwrite

Inwrite将指定的图像数据写入文件中，通过指定不同的保存文件扩展名可以起到图像格式转换的作用。

其调用格式如下。

Imwrite（A,FILENAME,FMT）;

2.matlab图像显示

2.1函数imshow

Imshow函数用于显示工作区或图像文件中的图像，在显示的同时可控制部分效果，常用的调用形式如下。

Imshow（I,[lowhigh],param1,value1,param2,value2,...）;

Imshow（I,MAP）;

Imshow（filename）;

二.灰度直方图的使用

Matlab中的imhist函数可以进行图像的灰度直方图运算，调用语法如下。

imhist（I）；

imhist（I，n）；

[counts,s]=imhist（...）;

4.一般直方图

下面使用了Matlab中的一置示例图片演示灰度直方图的生成与显示，程序如下。

I=imread（'pout.tif'）;

figure;

imshow（I）;title（'Source'）;

figure;

imhist（I）;title（'Histogram'）;

上述程序的运行结果如图所示。

5.归一化直方图

在imhist函数的返回值中，counts保存了落入每个区间的像素个数，通过计算counts与图像中像素总数的商可以得到归一化直方图。

绘制有32个灰度区间的归一化直方图的Matlab程序如下。

I=imread（'pout.tif'）;

figure;

[M,N]=size（I）;

[counts,x]=imhist（I,32）;

counts=counts/M/N;

stem（x,counts）;

三．图像增强的练习：

3.1空间域图像增强

3.1.1线性平滑滤波器

例题：

对一个图像进行不同大小模板的均值滤波，并比较结果。

I=imread（'eight.tif'）;

J=imnoise（I,'salt&pepper',0.02）;

subplot（2,2,1）

imshow（J）;title（'噪声图像'）;

K1=filter2（fspecial（'average',3）,J）/255;

K2=filter2（fspecial（'average',5）,J）/255;

K3=filter2（fspecial（'average',7）,J）/255;

subplot（2,2,2）

imshow（K1）;

title（'3x3模板均值滤波'）;

subplot（2,2,3）

imshow（K2）;

title（'5x5模板均值滤波'）;

subplot（2,2,4）

imshow（K3）;

title（'7x7模板均值滤波'）;

其显示结果如图所示。

3.1.2非线性平滑滤波器

例题：

对一个图像实现不同模板的中值滤波，并比较结果。

I=imread（'eight.tif'）;

J=imnoise（I,'salt&pepper',0.02）;

subplot（2,2,1）

imshow（J）;title（'噪声图像'）;

K1=medfilt2（J,[33]）;

K2=medfilt2（J,[55]）;

K3=medfilt2（J,[77]）;

subplot（2,2,2）

imshow（K1）;

title（'3x3模板中值滤波'）;

subplot（2,2,3）

imshow（K2）;

title（'5x5模板中值滤波'）;

subplot（2,2,4）

imshow（K3）;

title（'7x7模板中值滤波'）;

其显示结果如图所示。

3.1.3线性锐化滤波器

例题：

对图像pout.tif进行线性高通滤波。

I=imread（'pout.tif'）;

h=fspecial（'laplacian'）;

I2=filter2（h,I）;

subplot（1,2,1）;

imshow（I）;title（'原始图像'）;

subplot（1,2,2）;

imshow（I2）;title（'滤波后图像'）;

其显示结果如图所示。

3.1.4非线性锐化滤波器

例题：

sobel算子，prewitt算子，log算子对图像滤波。

I=imread（'cameraman.tif'）;

subplot（2,2,1）;

imshow（I）;title（'原始图像'）;

h1=fspecial（'sobel'）;

I1=filter2（h1,I）;

subplot（2,2,2）;

imshow（I1）;title（'sobel算子滤波'）;

h1=fspecial（'prewitt'）;

I1=filter2（h1,I）;

subplot（2,2,3）;

imshow（I1）;title（'prewitt算子滤波'）;

h1=fspecial（'log'）;

I1=filter2（h1,I）;

subplot（2,2,4）;

imshow（I1）;title（'log算子滤波'）;

其显示结果如图所示。

3.2频域图像增强

3.2.1低通滤波

例题：

对图像eight.tif加入椒盐噪声后，实现Butterworth低通滤波。

clear

I1=imread（'eight.tif'）;

subplot（2,2,1）;

imshow（I1）;title（'原始图像'）;

I2=imnoise（I1,'salt&pepper'）;

subplot（2,2,2）;

imshow（I2）;title（'噪声图像'）;

f=double（I2）;

g=fft2（f）;

g=fftshift（g）;

[N1,N2]=size（g）;

n=2;

d0=50;

n1=fix（N1/2）;

n2=fix（N2/2）;

fori=1:

N1

forj=2:

N2

d=sqrt（（i-n1）^2+（j-n2）^2）;

h=1/（1+0.414*（d/d0）^（2*n））;

result1（i,j）=h*g（i,j）;

if（g（i,j）>50）

result2（i,j）=0;

else

result2（i,j）=g（i,j）;

end

end

end

result1=ifftshift（result1）;

result2=ifftshift（result2）;

X2=ifft2（result1）;

X3=uint8（real（X2））;

subplot（2,2,3）;

imshow（X3）;title（'Btterworth滤波图像'）;

X4=ifft2（result2）;

X5=uint8（real（X4））;

subplot（2,2,4）;

imshow（X5）;title（'理想低通滤波图像'）;

其显示结果如图所示。

3.2.2高通滤波

例题：

对图像eight.tif实现Butterworth高通滤波。

clear

I1=imread（'eight.tif'）;

subplot（2,2,1）;

imshow（I1）;title（'原始图像'）;

I2=imnoise（I1,'salt&pepper'）;

subplot（2,2,2）;

imshow（I2）;title（'噪声图像'）;

f=double（I2）;

g=fft2（f）;

g=fftshift（g）;

[N1,N2]=size（g）;

n=2;

d0=50;

n1=fix（N1/2）;

n2=fix（N2/2）;

fori=1:

N1

forj=2:

N2

d=sqrt（（i-n1）^2+（j-n2）^2）;

ifd==0

h=0;

else

h=1/（1+（d0/d）^（2*n））;

end

result1（i,j）=h*g（i,j）;

if（g（i,j）<50）

result2（i,j）=0;

else

result2（i,j）=g（i,j）;

end

end

end

result1=ifftshift（result1）;

result2=ifftshift（result2）;

X2=ifft2（result1）;

X3=uint8（real（X2））;

subplot（2,2,3）;

imshow（X3）;title（'Btterworth滤波图像'）;

X4=ifft2（result2）;

X5=uint8（real（X4））;

subplot（2,2,4）;

imshow（X5）;title（'理想高通滤波图像'）;

其显示结果如图所示。

四．图像的几何变换

4.1图像平移

程序：

functionI_out=imMove（I,Tx,Ty）

tform=maketform（'affine',[100;010;TxTy1]）;

I_out=imtransform（I,tform,'XData',[1size（I,2）],'YData',[1size（I,1）]）;

subplot（1,2,1）,imshow（I）;

title（'原图像'）;

subplot（1,2,2）,imshow（I_out）;

title（'平移图像'）;

其中I=imread（'pout.tif'）;

其显示结果如图所示。

4.2图像镜像

程序：

A=imread（'pout.tif'）;

[height,width,dim]=size（A）;

tform=maketform（'affine',[-100;010;width01]）;

B=imtransform（A,tform,'nearest'）;

tform2=maketform（'affine',[100;0-10;0height1]）;

C=imtransform（A,tform2,'nearest'）;

subplot（1,3,1）,imshow（A）;

title（'原图像'）;

subplot（1,3,2）,imshow（B）;

title（'水平镜像'）;

subplot（1,3,3）,imshow（C）;

title（'竖直镜像'）;

其显示结果如图所示。

4.3图像转置

程序：

clear

A=imread（'pout.tif'）;

tform=maketform（'affine',[010;100;001]）;

B=imtransform（A,tform,'nearest'）;

subplot（1,2,1）,imshow（A）;

title（'原图像'）;

subplot（1,2,2）,imshow（B）;

title（'图像转置'）;

其显示结果如图所示。

4.4图像缩放

程序：

clear

A=imread（'pout.tif'）;

B=imresize（A,1.2,'nearest'）;

figure,imshow（A）;

title（'原图像'）;

figure,imshow（B）;

title（'图像缩放'）;

其显示结果如图所示。

4.5图像旋转

程序：

clear

A=imread（'pout.tif'）;

B=imrotate（A,30,'nearest','crop'）;

subplot（1,2,1）,imshow（A）;

title（'原图像'）;

subplot（1,2,2）,imshow（B）;

title（'逆时针旋转30度'）;

其显示结果如图所示。