湖南大學(xué)腦與認(rèn)知科學(xué)概論實驗報告1資料

1、課 程 名 稱腦與認(rèn)知科學(xué)概論實驗課時4實 驗 項 目 名 稱 和 編 號CS0502501同組者姓 名實 驗 目 的1.掌握利用Matlab圖像工具箱顯示直方圖的方法2.掌握運用點操作進(jìn)行圖像處理的基本原理。3.進(jìn)一步理解利用點操作這一方法進(jìn)行圖像處理的特點。4.掌握利用Matlab圖像工具箱進(jìn)行直方圖均衡化的基本方法。實 驗 環(huán) 境硬件：聯(lián)想 Y50計算機(jī)軟件：WINDOWS操作系統(tǒng) 應(yīng)用軟件：MATLAB2014A實（1）關(guān)于Matlab圖像工具箱的使用：matlab是基于向量的程序語言，數(shù)字圖像實際上是一組有序離散的數(shù)據(jù)，使用matlab可以對這些離散數(shù)據(jù)形成的矩陣進(jìn)行一次性處理。圖像

2、處理工具箱是由一系列支持圖像處理操作的函數(shù)組成，可以進(jìn)行多種圖像分析、處理操作，主要通過imshow調(diào)用。在以下四個問題中我們具體來看圖像工具箱的使用。（2）利用Matlab圖像工具箱對圖像進(jìn)行點操作，要求完成下列3個題目中的至少2個。驗 內(nèi) 容 和 原 理e本題考慮兩個思路，（1）考慮做均衡化操作，將圖形灰度從某個集中區(qū)間調(diào)整到平均區(qū)間上。（2）考慮對圖像作點操作，通過改變灰度值的權(quán)（乘以大于1的數(shù)），實現(xiàn)增強灰度的要求。慮圖像2:暗處細(xì)節(jié)分辨不清，使其能看清楚。本題考慮對圖像作點操作，對灰度值低于一定值的點作調(diào)整，將其灰度值乘以某一權(quán)值（大于 1），再根據(jù)結(jié)果做微調(diào)即可。根據(jù)結(jié)果做調(diào)整即可

3、。1），再（3） 給出處理前后圖像的直方圖。該要求很容易滿足，matlab中操作為imhist函數(shù)（4）利用MatLab圖像處理工具箱中函數(shù)對以上圖像進(jìn)行直方圖均衡化操作，觀察結(jié)果。如果一副圖像的像素占有很多的灰度級而且分布均勻，那么這樣的圖像往往有高對比度和多變 的灰度色調(diào)。直方圖均衡化就是一種能僅靠輸入圖像直方圖信息自動達(dá)到這種效果的變換函數(shù)。 它的基本思想是對圖像中像素個數(shù)多的灰度級進(jìn)行展寬，而對圖像中像素個數(shù)少的灰度進(jìn)行壓 縮，從而擴(kuò)展像原取值的動態(tài)范圍，提高了對比度和灰度色調(diào)的變化，使圖像更加清晰。 在Matlab中，直方圖均衡化的實現(xiàn)由工具箱中的函數(shù)histeq實現(xiàn)，該函數(shù)的語法為

4、g = histeq（f, nlev）思考題：1點操作能完成哪些圖像增強功能？點操作可以通過數(shù)值上的操作，完成對灰度值的調(diào)整，包括增強或減弱圖像的亮度、對比度， 以及對圖像作均衡化處理。2直方圖均衡化后直方圖為何并不平坦？為何灰度級會減少？由于離散圖像的直方圖也是離散的，其灰度累積分布函數(shù)是一個不減的階梯函數(shù)。如果映射后 的圖像仍然能取到所有灰度級，則不發(fā)生任何變化。如果映射的灰度級小于256,變換后的直方圖會有某些灰度級空缺。即調(diào)整后灰度級的概率基本不能取得相同的值，故產(chǎn)生的直方圖不完全平坦。前述變換生成一幅圖像，該圖像的灰度級較為均衡化，且覆蓋了整個范圍0, 1?；叶燃壘饣幚淼淖罱K結(jié)果

5、是一幅擴(kuò)展了動態(tài)范圍的圖像，它具有較高的對比度。注意，該變換只不過 是一個累積分布函數(shù)(CDF基本思想是把原始圖的直方圖變換為均與分布的形式，這樣就增加了象素灰度值的動態(tài)范圍從 而達(dá)到增強圖象整體對比度的效果。k二0節(jié)h，厶一1考慮圖像1：灰度范圍偏小，且灰度偏低，改正之。本題考慮兩個思路，(i)考慮做均衡化操作，將圖形灰度從某個集中區(qū)間調(diào)整到平均區(qū)間上。實 驗 步 驟方法關(guān)鍵代碼(2)考慮對圖像作點操作，通過改變灰度值的權(quán)(乘以大于 思路一均衡化操作代碼如下：clear all;close all;l=imread('1.p ng');A=rgb2gray(l);%轉(zhuǎn)化為灰度

6、圖 subplot(221);% 畫兩行兩列第一個圖 imshow(A);%顯示圖像subplot(222);% 畫兩行兩列第二個圖 imhist(A);%顯示直方圖subplot(223);% 畫兩行兩列第三個圖B=histeq(A);%均衡化處理imshow(B);subplot(224);1的數(shù))，實現(xiàn)增強灰度的要求。imhist(B);結(jié)果如下:思路二點操作代碼如下：clear all;close all;l=imread('1.p ng');A=rgb2gray(l);%轉(zhuǎn)化為灰度圖 subplot(221);% 畫兩行兩列第一個圖 imshow(A);%顯示圖像su

7、bplot(222);% 畫兩行兩列第二個圖 imhist(A);%顯示直方圖 l,h=size(A);%讀圖像大小for m=1:l%m 從1到I循環(huán)for n=1:hB(m,n)=A(m,n)*1.3+20;%A圖的所有灰度值乘以1.3加20之后的圖end endsubplot(223);% 畫兩行兩列第三個圖 imshow(B);%顯示點操作后 B的圖像 subplot(224);% 畫兩行兩列第四個圖 imhist(B);%顯示操作后的直方圖由以上二圖可以看出，均衡化操作和點操作都很好的完成了要求。考慮圖像2:暗處細(xì)節(jié)分辨不清，使其能看清楚。本題考慮對圖像作點操作，對灰度值低于一定值的

8、點作調(diào)整，將其灰度值乘以某一權(quán)值(大于1)，再根據(jù)結(jié)果做微調(diào)即可。思路一 首先我們還是考慮類似題一的方法做均衡化操作，則結(jié)果不盡人意，代碼略去不表。結(jié)果如下：可以看出使用這種方法的一個缺點是它對處理的數(shù)據(jù)不加選擇，它可能會增加背景雜訊的對比 度并且降低有用信號的對比度。所以我們不考慮均衡化操作。思路二考慮點操作代碼如下：clc;clear all;B仁imread('2.p ng');B2=rgb2gray(B1);%轉(zhuǎn)化為灰度圖C,K=size(B2);% 讀取圖像大小for i=1:Cfor j=1:Kif B2(i,j)<50% 當(dāng)B點灰度值小于 30時A(i,j)

9、=1.5*B2(i,j);%B所有灰度值乘以 1.5else A(i,j)=B2(i,j);%不滿足則不做操作endendendsubplot(221)%畫兩行兩列第一個圖 imshow(BI);subplot(223)%畫兩行兩列第三個圖 imshow(A);subplot(222)%畫兩行兩列第二個圖 imhist(B2);subplot(224)%畫兩行兩列第四個圖 imhist(A);結(jié)果如下：可以看出，點操作很好的完成了題目要求，暗處圖形得以分辨?？紤]圖像3 :亮處細(xì)節(jié)分辨不清，使其能看清楚。類似于題二的做法，對灰度值高于一定值的點做調(diào)整，將其灰度值乘以某一權(quán)值(小于1)，再根據(jù)結(jié)果

10、做調(diào)整即可。類似以上兩題，我們還是先做均衡化處理，代碼略去不表，只看結(jié)果如下：M Figure 1| q 16文件舊 窗圄 查看凹 履入3)工具 Mm© 匿口也 幫助凹 已NS b花、甥跟X電J 口區(qū)I口0 100 200100 200可以看出結(jié)果也不是那么令人滿意，所以我們不考慮均衡化操作下面考慮點操作。clc;clear all;B仁imread('3.p ng');B2=rgb2gray(B1);C,K=size(B2);for i=1:Cfor j=1:Kif B2(i,j)>200% 當(dāng)B點像素值大于 200時A(i,j)=0.95*B2(i,j);%

11、B所有灰度值乘以 0.95 else A(i,j)=B2(i,j);endendendsubplot(221)%畫兩行兩列第一個圖 imshow(BI);subplot(223)%畫兩行兩列第三個圖 imshow(A);subplot(222)%畫兩行兩列第二個圖 imhist(B2);subplot(224)%畫兩行兩列第四個圖 imhist(A);圖形如下：過亮的地方得以分辨，點操作較好地完成了要求。測 試 記 錄 分 析 結(jié) 論考慮圖1,原圖直方圖的灰度范圍較小，作均衡化處理后灰度范圍增大。同時，點操作也可以 完成對灰度范圍的擴(kuò)大。兩種處理方式處理先后圖片對比，較暗的原圖片明顯變亮，顯得更清 晰。兩種方式都較好地完成了要求?？紤]圖2,局部較暗處分辨不清，考慮對圖像作點操作，對灰度值低于一定值的點作調(diào)整，將 其灰度值乘以某一權(quán)值（大于1）,以顯示圖片較暗處的細(xì)節(jié)。圖片處理前后對比，較暗處細(xì)節(jié)較為清晰。而作均衡化的結(jié)果不那么令人滿意。只有點操作較好地完成了要求?？紤]圖3,局部較亮處分辨不清，類似于題二的做法，對灰度值高于一定值的點做調(diào)整，將其 灰度值乘以某一權(quán)值（小于 1）,以顯示圖片較亮處的細(xì)節(jié)。圖片處理前后對比，較亮處細(xì)節(jié)較 為清晰。而作均衡化的結(jié)果不那么令人滿意。只有點操作較好地完成了要求。小結(jié)實驗結(jié)論：在編程上，均衡化操作較簡單，但是只能處理特定情況