用matlab實現(xiàn)圖像灰度變換課程設(shè)計

課程設(shè)計報告冊課程名稱： MATLAB課程設(shè)計 課題名稱： 灰度變換增強 專業(yè)班級： 姓 名： Bob Wang 學(xué) 號： 15164 課程設(shè)計主要場所： 信息樓220 時間： 指導(dǎo)教師： 成 績： 前言數(shù)字圖像處理技術(shù)是20世界60年代發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，隨著圖像處理理論和方法的進(jìn)一步完善，使得數(shù)字圖像處理技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并顯示出廣闊的應(yīng)用前景。MATLAB既是一種直觀、高效的計算機(jī)語言，同時又是一個科學(xué)計算平臺。它為數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化、算法和應(yīng)用程序開發(fā)提供了最核心的數(shù)學(xué)和高級圖形工具。根據(jù)它提供的500多個數(shù)學(xué)和工程函數(shù)，工程技術(shù)人員和科學(xué)工作者可以在它的集成環(huán)境中交互或變成以完成各自的計算。MATLAB中集成了功能強大的圖像處理工具箱。由于MATLAB語言的語法特征與C語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式，而且這種語言可移植性好、可擴(kuò)展性強，再加上其中有豐富的圖像處理函數(shù)，所以MATLAB在圖像處理的應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢。MATLAB是一種以矩陣運算為基礎(chǔ)的交互式程序語言，能夠滿足科學(xué)、工程計算和繪圖的要求，與其它計算機(jī)語言相比，其特點是簡潔和智能化，適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習(xí)慣，使得編程和調(diào)試效率大大提高。我們學(xué)習(xí)掌握MATLAB，也可以說是在科學(xué)工具上與國際接軌。目錄一、 課程設(shè)計目的2二、 設(shè)計任務(wù)及內(nèi)容2三、 課題設(shè)計實驗條件3四、 涉及知識3五、 具體設(shè)計過程及調(diào)試45.1、圖像的讀入和顯示5.1.1、打開圖像45.1.2、顯示原圖像55.1.3、圖像灰度處理75.1.4、顯示灰階后圖像8 5.2、直方圖均衡化 5.2.1、生成直方圖.10 5.2.2、直方圖均衡化.125.3、灰度變換5.3.1、線性變換 .95.3.2、分段線性變換 .95.3.3、非線性變換 .9六、心得體會.17七、參考文獻(xiàn).18八、程序清單.19一、 設(shè)計目的 本次課程設(shè)計旨在提升學(xué)生的動手能力，加強并鞏固對專業(yè)理論知識的理解和實際運用。通過使用MATLAB軟件，根據(jù)所分配的課題，鍛煉我們的自學(xué)能力，提高我們實踐能力，為畢業(yè)設(shè)計做鋪墊。1、熟悉并掌握應(yīng)用MATLAB語言相關(guān)知識和程序設(shè)計方法。2、掌握MATLAB GUI程序設(shè)計3、熟悉MATLAB圖像處理工具箱4、學(xué)會運用MATLAB工具箱對圖像進(jìn)行處理和分析二、 設(shè)計任務(wù)及內(nèi)容利用MATLAB GUI設(shè)計實現(xiàn)圖像處理的圖形用戶界面，利用MATLAB圖像處理工具箱實現(xiàn)以下的圖像處理功能：1. 采用matlab Guide設(shè)計圖像界面；可以讀入并顯示圖像，設(shè)計實現(xiàn)下列功能的按鈕，點擊相應(yīng)的按鈕可以實現(xiàn)相應(yīng)的功能。2. 自選圖像一幅，進(jìn)行線性變換、分段線性變換和非線性變換，對比源圖像與變換后的圖像特征變換，體會該變換的特點。3. 自選圖像一幅，生成并繪制圖像的直方圖。4. 直方圖均衡化方法研究，比較變換前后圖像的直方圖。三、 題目研究的實驗條件計算機(jī)、相關(guān)書籍、MATLAB7以上版本四、 課題所涉及知識面數(shù)字圖像處理和MATLAB軟件知識五、 具體設(shè)計過程及調(diào)試5.1 、圖像的讀入和顯示采用matlab Guide設(shè)計圖像界面；可以讀入并顯示圖像，設(shè)計實現(xiàn)下列功能的按鈕，點擊相應(yīng)的按鈕可以實現(xiàn)相應(yīng)的功能。圖形界面5.1.1、 打開圖像從計算機(jī)中查找要打開的圖片 5.1.2、顯示原圖像 把選中的圖片顯示在第一顯示區(qū) 5.1.3、圖像灰度處理 利用灰度處理函數(shù)rgb2gray()對原真彩圖像灰階化 5.1.4、灰階后的圖像顯示 把灰階后的圖像顯示在第二顯示區(qū)，對兩幅圖片進(jìn)行比較，觀察兩者特點。 顯示原圖像和灰階后的圖像結(jié)論：對圖像灰階處理就是對原圖像黑白化5.2、直方圖均衡化直方圖均衡化是一種常用的灰度增強算法，是將原圖的直方圖經(jīng)過變換函數(shù)修正為均勻的直方圖，然后按照均衡后直方圖修整原圖像。5.2.1、生成直方圖圖像的直方圖是表示數(shù)字圖像中每一灰度級與該灰度級出現(xiàn)的頻數(shù)，函數(shù)為imhist(X,map)顯示原圖像的灰度直方圖5.2.2、直方圖均衡化均衡化函數(shù)為histeq(I,n),其中n默認(rèn)為64直方圖均衡化比較5.3、灰度變換某些情況下，需要對圖像的灰度級整個范圍或者其中的某一段擴(kuò)展或壓縮到記錄器件輸入灰度級動態(tài)范圍之內(nèi)?；叶茸儞Q可分為線性變換、分段線性變換、非線性變換和其他的灰度變換。5.3.1、線性變換具體實現(xiàn)形式為：g(x,y)=(d-c)/(b-a)f(x,y)-a+c線性變換結(jié)果對比作用：使曝光不充分圖像中黑的更黑，白得更白，從而提高圖像對比度5.3.2、分段線性變換具體實現(xiàn)形式：g(x,y)=c/df(x,y) 0=f(x,y)=ag(x,y)= (d-c)/(b-a)f(x,y)-a+c a=f(x,y)=bg(x,y)= (f-b)/(e-a)f(x,y)-b+d b=f(x,y)=c分段線性變換結(jié)果對比5.3.3、非線性變換具體實現(xiàn)形式：g(x,y)=a+lnf(x,y)+1/b*lnc非線性變換結(jié)果對比六、心得體會這次MATLAB課程設(shè)計讓我學(xué)到了很多，不僅僅是知識，還學(xué)到了許多學(xué)習(xí)方法。MATLAB軟件在這之前接觸的很少，僅僅是在數(shù)字信號處理的實驗課上有過一點了解。為了做好這次的課程設(shè)計，我查閱了大量的資料，并上網(wǎng)搜索了許多與此相關(guān)的知識，這個過程使我受益匪淺，那就認(rèn)識了很多關(guān)于MATLAB的論壇，論壇上面提供了很多關(guān)于MATLAB學(xué)習(xí)的方法及其自學(xué)的方法，那些論壇對于將來學(xué)習(xí)MATLAB及其它方面的知識也有很大的幫助。雖然在規(guī)定的時間內(nèi)完成了老師所布置的課題，但是還是覺得不免有些不足。由于時間局限，對許多MATLAB所運用到的知識僅僅是有所了解，而并沒有完全地掌握，甚至可以說是只知其然，而不知其所以然。這使我意識到對于MATLAB的學(xué)習(xí)任務(wù)還很艱巨，還有許多知識需要去了解，去深入研究。通過這次MATLAB課設(shè)，學(xué)到了MATLAB GUI程序設(shè)計，并通過MATLAB所生成的圖像調(diào)試結(jié)果， 以達(dá)到系統(tǒng)的要求。MATLAB作為第四代計算機(jī)語言，具有相當(dāng)強大的矩陣運算和操作功能，其程序編寫也比其它語言要簡單，是一種對學(xué)習(xí)非常有幫助的軟件，在之后的時間，我依然會對它進(jìn)行學(xué)習(xí)。七、參考文獻(xiàn)1. 郭仕劍、邱志模、陸靜芳.MATLAB入門與實踐.北京：人民郵電出版社，20082. 張智星.MATLAB程序設(shè)計及應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,20023. 肖偉、劉忠.MATLAB程序設(shè)計與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，20054. 瞿亮.基于MATLAB的控制系統(tǒng)計算機(jī)仿真.北京：清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社.2005八、程序清單一 打開圖片和灰階化global imglobal xglobal yglobal zx=0.002;y=0.02;z=0.04;filename,pathname=. uigetfile(); str=pathname filename; im=imread(str); axes(handles.axes1); imshow(im); title(原圖); im = rgb2gray(im); axes(handles.axes2); imshow(im);title(); 二 線性變換global im;global J;J=imadjust(im,0.3,0.7,);axes(handles.axes1);imshow(im);title(原圖);axes(handles.axes2);imhist(im);title(灰度直方圖);axes(handles.axes3);imshow(J);title(線性變換后圖像);axes(handles.axes4);imhist(J);title(線性變換后灰度直方圖);三 分段線性變換global im;global H;H=double(im); M,N=size(H); % for i=1:M for j=1:N if H(i,j)=30 H(i,j)=H(i,j); elseif im(i,j)=150 H(i,j)=(200-30)/(150-30)*(H(i,j)-30)+30; else H(i,j)=(255-200)/(255-150)*(H(i,j)-150)+200; end end end%axes(handles.axes1);imshow(im);title();axes(handles.axes2);imhist(im);title();axes(handles.axes3);imshow(uint8(H);title();axes(handles.axes4);imhist(uint8(H);title(); 四 非線性變換global im;global J;global H;J=double (im) ;H=(log(J+1)/10;axes(handles.axes1);imshow(im);title();axes(handles.axes2);imhist(im);title();axes(handles.axes3);imshow(H);title();axes(handles.axes4);imhist(H);title();五 生成灰度直方圖global im;axes(handles.axes1);imshow(im);title(原圖);axes(handles.axes2);imhist(im);title(灰度直方圖);六 直方圖均衡化global im;global J;J=histeq(im);axes(handles.axes1);imshow(im);title(原圖);axes(handles.axes2);imshow(J);title(直方圖均衡化后圖像);axes(handles.axes3);imhist(im);title(原圖像直方圖);axes(handles.axes4);imhist(J);title(直方圖均衡化后圖像直方圖);平滑處理用3*3屏蔽窗口的8近鄰均值進(jìn)行濾波for(int j=1;jheight-1;j+)for(int i=1;i127.5)p_tempj*wide+i=averg;利用巴特沃斯（Butterworth）低通濾波器對受噪聲干擾的圖像進(jìn)行平滑處理I=imread(aaa.jpg);imshow(I);J1=imnoise(I,salt & pepper); % 疊加椒鹽噪聲figure,imshow(J1);f=double(J1); % 數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，MATLAB不支持圖像的無符號整型的計算g=fft2(f); % 傅立葉變換g=fftshift(g); % 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)矩陣M,N=size(g);nn=2; % 二階巴特沃斯(Butterworth)低通濾波