數(shù)字圖像基本處理實(shí)驗(yàn)

1、 成績(jī)實(shí)驗(yàn)論文題 目： 圖像的基本運(yùn)算 學(xué)生姓名： 戚云錦 學(xué)生學(xué)號(hào)： 1114020125 系 別： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 年 級(jí)： 11級(jí) 任課教師： 沈曉波 電氣信息工程學(xué)院2013年12月0 / 16實(shí)驗(yàn)題目：圖像的基本運(yùn)算學(xué)生：戚蕓錦任課教師：沈曉波電氣信息工程學(xué)院電子信息工程1、實(shí)驗(yàn)題目圖像的基本運(yùn)算2、實(shí)驗(yàn)對(duì)象自己的圖像和moon3、實(shí)驗(yàn)任務(wù)（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的點(diǎn)運(yùn)算（加減乘除）具體參數(shù)自行規(guī)定。（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的邏輯運(yùn)算（與或非）。（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)單幅圖像的空間運(yùn)算（放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、平移、X鏡像、Y鏡像），具體參數(shù)自行規(guī)定。以上3個(gè)任務(wù)要求用一個(gè)M文件實(shí)現(xiàn)，輸出

2、到同一個(gè)圖片中，按順序編號(hào)，并在每個(gè)子圖片下方命名，命名規(guī)則樣例“（2）放大后圖像”（4）簡(jiǎn)單應(yīng)用：將自己的頭像上添加：“姓名第一次作品”，字體規(guī)格不限，輸出新的圖像。4、實(shí)驗(yàn)原理4.1理論基礎(chǔ)（1）點(diǎn)運(yùn)算 點(diǎn)運(yùn)算實(shí)際上就是對(duì)圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值按一定的映射關(guān)系運(yùn)算，得到新圖像的過(guò)程。運(yùn)用點(diǎn)運(yùn)算可以改變圖像數(shù)據(jù)所占的灰度值范圍。對(duì)于一幅輸入圖像，經(jīng)過(guò)點(diǎn)運(yùn)算會(huì)產(chǎn)生一幅輸出圖像，輸出圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值僅有相應(yīng)輸入點(diǎn)的灰度值確定。點(diǎn)運(yùn)算從數(shù)學(xué)上可以分為線性點(diǎn)運(yùn)算和非線性點(diǎn)運(yùn)算兩類。 線性點(diǎn)運(yùn)算是指輸入圖像的灰度級(jí)與目標(biāo)圖像的灰度級(jí)呈線性關(guān)系。線性點(diǎn)運(yùn)算的灰度變換函數(shù)形式可以采用線性方程描述

3、，即s=ar+b 其中r為相應(yīng)輸出點(diǎn)的灰度值，s為相應(yīng)輸出點(diǎn)的灰度值。常見的非線性點(diǎn)運(yùn)算為對(duì)數(shù)變換和冪次變換。對(duì)數(shù)變換的一般表達(dá)式為：s=c log(1+r),c為常數(shù)，并假定r>=0. (2)代數(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算代數(shù)運(yùn)算是指對(duì)兩幅圖或兩幅圖已上輸入圖像進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的加、減、乘、除運(yùn)算而得到的目標(biāo)圖像的運(yùn)算。加法運(yùn)算的作用是去除“疊加性”隨機(jī)噪音和生成圖像。減法運(yùn)算的作用是差影法和混合圖像的分離。乘法和除法運(yùn)算可以用來(lái)改變圖像的灰度級(jí)，實(shí)現(xiàn)灰度級(jí)變換。除法運(yùn)算還經(jīng)常用于消除圖像數(shù)字化設(shè)備隨空間所產(chǎn)生的影響。常見的邏輯運(yùn)算有與或非等，其主要針對(duì)二值圖像，在進(jìn)行圖像理解與分析領(lǐng)域比較有用。運(yùn)用這

4、種方法可以為圖像提供模板，與其他運(yùn)算犯法結(jié)合起來(lái)可以獲得某種特殊的效果。(3)幾何運(yùn)算從變換性質(zhì)來(lái)分，幾何變換可以分為圖像的位置變換（平移、鏡像、旋轉(zhuǎn)），形狀變換（放大、縮小）及圖像的復(fù)合變換等。圖像的鏡像是指原圖像相對(duì)于木一照面旋轉(zhuǎn)180度的圖像。鏡像變換又常稱為對(duì)稱變換，它可以分為水平對(duì)稱、垂直對(duì)稱等多種變換。對(duì)稱變換后，圖像寬度和高不變。圖像的旋轉(zhuǎn)變換是指以圖像的中心為原點(diǎn)，將圖像上所有像素都旋轉(zhuǎn)同一個(gè)角度的變換。圖像的位置發(fā)生了變化。和平移一樣，在圖像的旋轉(zhuǎn)變換中既可以把轉(zhuǎn)出顯示區(qū)域的圖像截去，也可以擴(kuò)大顯示區(qū)域的圖像范圍以顯示圖像的全部。數(shù)字圖像的比例縮放是指將給定的圖像在X方向和Y

5、方向按相同比例a縮放，從而獲得一副新的圖像，又成為全比例縮放。如果X方向和Y方向縮放的比例不同，則圖像的比例縮放會(huì)改變?cè)紙D像像素間的相對(duì)位置，產(chǎn)生幾何畸變。若比例所產(chǎn)生的圖像中沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)時(shí)，就需要進(jìn)行灰度值的插值運(yùn)算，一般有以下兩種插值處理方法。直接復(fù)值為和它最相近的像素灰度值，這種方法稱為最近鄰插值法，該方法簡(jiǎn)單、計(jì)算量小，但很可能會(huì)產(chǎn)生馬賽克現(xiàn)象。通過(guò)其他數(shù)學(xué)插值法來(lái)計(jì)算相應(yīng)的像素點(diǎn)的灰度值，這類方法處理效果好，但運(yùn)算量會(huì)有所增加。4.2實(shí)際方案（1）查資料上網(wǎng)或翻看所學(xué)的書本查相關(guān)資料，了解怎樣編寫程序，應(yīng)該用到哪些函數(shù)。（2）編寫程序 在MATLAB軟件下編寫相關(guān)程序，運(yùn)行觀

6、察所輸出圖像的變化。5 、實(shí)驗(yàn)過(guò)程5.1 存圖像將所需要的圖像保存在新建文件夾（我的圖像）中，圖像的格式為JPG。5.2 編寫M文件 打開MATLAB,把路徑改成電子信息工程11（1-25）戚蕓錦文件夾下我的圖像。新建M文件，在M文件下編寫程序5.3 兩幅灰度圖像相加在M文件中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');I1=rgb2gray(I);H=imread('zi.jpg');H=rgb2gray(H);U=imadd(I1,H)

7、;subplot(4,4,2);imshow(U);xlabel('(2)圖像合成');5.4 圖像的點(diǎn)運(yùn)算MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');I1=rgb2gray(I);J=double(I1);I=J*0.45+55; azl2=uint8(I);subplot(4,4,3);imshow(I1);xlabel('(3)點(diǎn)運(yùn)算');5.5 對(duì)圖像加常數(shù)MATLAB中編寫程序如下clear allI

8、=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');Y=imadd(I1,54); subplot(4,4,4);imshow(Y);xlabel('(4)添加常數(shù)');5.6對(duì)圖像減常數(shù)MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');Y1= imsubtract(I1,50); subplot(4,4,5); imshow(Y1)

9、 xlabel('(5)減去常數(shù)');5.7對(duì)圖像乘常數(shù)MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');Y2= immultiply(I1,0.6); subplot(4,4,6); imshow(Y2);xlabel('(6)乘常數(shù)');Y3= imdivide(I1,2); 5.8 對(duì)圖像除常數(shù)MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4

10、,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像'); subplot(4,4,7);imshow(Y3);xlabel('(7)除以一個(gè)常數(shù)');5.9 把圖像放大MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');Y4=imresize(I1,2); subplot(4,4,8); imshow(Y4);xlabel('(8)放大')5.10 把圖像縮小MATLAB中編寫程序如下clear

11、 allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');Y5=imresize(I1,0.5); subplot(4,4,9); imshow(Y5);xlabel('(9)縮小');5.11 把圖像旋轉(zhuǎn)120度MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');Y7=imrotate(I1,120,'nearest

12、9;);subplot(4,4,10); imshow(Y7);xlabel('(10)旋轉(zhuǎn)120度');5.12 把圖像平移MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');R=translate(strel(1),0 40);R1=imdilate(azl2,R);subplot(4,4,11); imshow(R1); xlabel('(11)平移');5.13把圖像Y鏡像MATLAB中編寫程序如下clear

13、allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');K1=double(I1);H=size(K1);K2(1:H(1),1:H(2)=K1(H(1):-1:1,1:H(2);subplot(4,4,12);imshow(uint8(K2);xlabel('(12)Y鏡像');5.14把圖像X鏡像MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原

14、始圖像');K3(1:H(1),1:H(2)=K1(1:H(1),H(2):-1:1); subplot(4,4,13);imshow(uint8(K3);xlabel('(13)X鏡像');5.15 把原圖像與MOON圖像相與MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');K1=double(I1);moon=imread('moon.jpg');MOON=rgb2gray(moon);Q=and(MOO

15、N,I1);subplot(4,4,14);imshow(Q);xlabel('(14)與運(yùn)算');5.16 把原圖像與MOON圖像相或MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');O=or(MOON,I1);subplot(4,4,15);imshow(O);xlabel('(15)或運(yùn)算');5.17輸出原圖像的非MATLAB中編寫程序如下clear allI=imread('我.jpg');

16、subplot(4,4,1);imshow(I);xlabel('(1)原始圖像');NO=not(I1);subplot(4,4,16);imshow(NO);xlabel('(16)非運(yùn)算');6 、實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸出的圖像如下所示： 圖一：輸出結(jié)果7 、實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論7.1 實(shí)驗(yàn)分析(1)在編寫兩圖像相加時(shí)，應(yīng)注意兩圖的格式、像素大小是否相同，相同才能進(jìn)行相加。兩圖像相與或非時(shí)，如果兩圖是三維圖像必須把它轉(zhuǎn)為二值圖像才能輸出結(jié)果。（2）在編寫M文件時(shí)，讀一張圖像時(shí)先運(yùn)行一下看是否能輸出，工作欄中是否出現(xiàn)矩陣，是幾維矩陣。這樣才能對(duì)比這一步驟是否有誤。不能等程序全部編完才運(yùn)行，這樣出錯(cuò)的時(shí)候，會(huì)不知道哪出錯(cuò)，改起來(lái)會(huì)很麻煩。7.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論在編寫M文件時(shí)用到的函數(shù)有imread（）：把文件夾下的圖像讀入rgb2gray( )：把三維圖像轉(zhuǎn)為二值圖像imshow( )：輸出圖像imadd( )：兩二值圖像相加imsubtract（）：二值圖像的像素點(diǎn)減一個(gè)常數(shù)immultiply（）：二值圖像的像素點(diǎn)乘一個(gè)常數(shù)imdivide( )：二值圖像的像素點(diǎn)除一個(gè)常數(shù)imresize ( )： 圖像縮放 imrotate (