matlab图像处理实验二.docx
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matlab图像处理实验二
实验项目名称：
实验2频域图像处理和图像恢复
（所属课程：
matlab图像和视频处理）
学院：
计算机科学与信息工程学院专业班级：
15计科姓名：
学号：
实验日期：
11/15实验地点：
409合作者：
指导教师：
本实验项目成绩：
教师签字：
日期：
一、实验目的
（1）掌握频域图像处理的基本方法。
（2）掌握图像的傅里叶变换。
（3）掌握空域和频域图像处理的联系与区别。
（4）掌握图像恢复的相关理论和方法。
二、实验要求
（1）预习实验相关知识，了解实验目的与内容。
（2）根据实验目的和内容，制定相关的实验方案并进行实施。
（3）实验结束后，对相关内容进行总结和反思。
三、实验内容和步骤
（1）显示图像’eight.tif’和’cameraman.tif’傅立叶变换的傅立叶谱图像。
I=imread（'eight.tif'）;
Id=im2double（I）;
ft=fft2（Id）;
ft_shift=fftshift（ft）;
figure,subplot（1,2,1）,imshow（abs（ft_shift）,[]）,...
title（'Directremap'）;
subplot（1,2,2）,imshow（log（1+abs（ft_shift））,[]）,...
title（'Logremap'）;
效果图如下：
2.1
2.1-1图
I=imread（'cameraman.tif'）;
Id=im2double（I）;
ft=fft2（Id）;
ft_shift=fftshift（ft）;
figure,subplot（1,2,1）,imshow（abs（ft_shift）,[]）,...
title（'Direct2remap'）;
subplot（1,2,2）,imshow（log（1+abs（ft_shift））,[]）,...
title（'Log2remap'）;
效果图如下：
2.2
2.1-2图
（2）对图像’eight.tif’采用理想低通滤波器和理想高通滤波器进行处理，分析不同的滤波器得到的结果；
采用不同的截断半径D1=20、D1=80进行处理，分析截断半径对结果的影响。
理想低通滤波器：
I=imread（'eight.tif'）;
Id=im2double（I）;
I_dft=fft2（Id）;
figure,subplot（2,2,1）,imshow（Id）,title（'OriginalImage'）;
subplot（2,2,2）,imshow（log（1+abs（fftshift（I_dft）））,[]）,...
title（'FToforiginalimage'）;
[M,N]=size（I）;
dist=distmatrix（M,N）;
subplot（2,2,3）,mesh（fftshift（dist））,title（'DistanceMatrix'）;
H=zeros（M,N）;
radius=20;
ind=dist<=radius;
H（ind）=1;
Hd=double（H）;
subplot（2,2,4）,imshow（fftshift（H））,title（'Ideallow-passfilter'）;
效果图如下：
2.2-1
2.2-1图（D1=20）
2.2-2图（D1=80）
理想高通滤波器：
I=im2double（imread（'eight.tif'））;
I_dft=fft2（I）;
figure,subplot（2,3,1）,title（'OriginalImage'）;
subplot（2,3,2）,imshow（log（1+abs（fftshift（I_dft）））,[]）,...
title（'FToforiginalimage'）;
[M,N]=size（I）;
dist=distmatrix（M,N）;
H=ones（M,N）;
radius=80;
ind=dist<=radius;
H（ind）=0;
a=1;b=1;
Hd=double（a+（b.*H））;
DFT_filt=Hd.*I_dft;
I2=real（ifft2（DFT_filt））;
subplot（2,3,3）,imshow（log（1+abs（fftshift（DFT_filt）））,[]）,...
title（'FilteredFT'）;
subplot（2,3,4）,imshow（I2）,title（'FilteredImage'）;
subplot（2,3,5）,imshow（fftshift（Hd）,[]）,title（'Filterasanimage'）;
subplot（2,3,6）,mesh（fftshift（Hd））,zlim（[02]）,title（'Filterasamesh'）;
效果图如下：
2.2-3图（D1=20）
2.2-4图（D1=80）
（3）对图像’cameraman.tif’采用巴特沃斯高通滤波器进行处理，分析不同的截断频率和阶数对结果的影响。
（D1=20,D2=60;n1=2,n2=20）对图像的影响；
巴特沃斯高通滤波器：
I=im2double（imread（'cameraman.tif'））;
I_dft=fft2（I）;
figure,subplot（2,2,1）,imshow（I）,title（'OriginalImage'）;
[M,N]=size（I）;
dist=distmatrix（M,N）;
cutoff=60;order=20;
H_but=1./（1+（cutoff./dist）.^（2*order））;
H_but_hfe=a+（b.*H_but）;
DFT_filt_but=H_but_hfe.*I_dft;
I4=real（ifft2（DFT_filt_but））;
subplot（2,2,2）,imshow（log（1+abs（fftshift（I_dft）））,[]）,...
title（'FToforiginalimage'）;
subplot（2,2,3）,imshow（log（1+abs（fftshift（DFT_filt_but）））,[]）,...
title（'FilteredFT'）;
subplot（2,2,4）,imshow（I4）,title（'FilteredImage'）;
效果图如下：
2.3-1图（D1=20,n1=2）
2.3-2图（D1=60,n1=20）
（4）对图像’eight.tif’采用高斯低通滤波器、高斯高通滤波器进行处理，显示其对图像处理的结果。
高斯低通滤波器：
I=imread（'eight.tif'）;
Id=im2double（I）;
I_dft=fft2（Id）;
[M,N]=size（I）;
dist=distmatrix（M,N）;
sigma=30;
H_gau=exp（-（dist.^2）/（2*（sigma^2）））;
figure,subplot（3,2,1）,imshow（Id）,title（'OriginalImage'）;
subplot（3,2,2）,imshow（log（1+abs（fftshift（I_dft）））,[]）,...
title（'DFToforiginalimage'）;
subplot（3,2,3）,mesh（fftshift（dist））,title（'DistanceMatrix'）;
subplot（3,2,4）,imshow（fftshift（H_gau））,title（'Gaussianlow-pass'）;
DFT_filt_gau=H_gau.*I_dft;
I3=real（ifft2（DFT_filt_gau））;
subplot（3,2,5）,imshow（log（1+abs（fftshift（DFT_filt_gau）））,[]）,...
title（'FilteredFT'）;
subplot（3,2,6）,imshow（I3）,title（'FilteredImage'）;
效果图如下：
高斯高通滤波器：
I=im2double（imread（'eight.tif'））;
I_dft=fft2（I）;
figure,subplot（2,2,1）,imshow（I）,title（'OriginalImage'）;
subplot（2,2,2）,imshow（log（1+abs（fftshift（I_dft）））,[]）,...
title（'FToforiginalimage'）;
[M,N]=size（I）;
dist=distmatrix（M,N）;
sigma=30;
H_gau=1-exp（-（dist.^2）/（2*（sigma^2）））;
H_gau_hfe=a+（b.*H_gau）;
DFT_filt_gau=H_gau_hfe.*I_dft;
I3=real（ifft2（DFT_filt_gau））;
subplot（2,2,3）,imshow（log（1+abs（fftshift（DFT_filt_gau）））,[]）,...
title（'FilteredFT'）;
subplot（2,2,4）,imshow（I3）,title（'FilteredImage'）
效果图如下：
2.4-2图
（5）对图像’cameraman.tif’添加高斯噪声，分别使用空域技术和频域技术实现噪声去除，恢复图像得到较好的效果。
代码如下：
I=imread（'cameraman.tif'）;
Ig=imnoise（I,'gaussian',0,0.001）;
fn=fspecial（'average'）;
I1=imfilter（Ig,fn）;
figure,
subplot（2,3,1）,imshow（Ig）,title（'Ig'）;
subplot（2,3,2）,imshow（I1,[]）,title（'I1'）;
Id=im2double（Ig）;
I_dft=fft2（Id）;
[M,N]=size（Ig）;
dist=distmatrix（M,N）;
sigma=30;
H_gau=exp（-（dist.^2）/（2*（sigma^2）））;
subplot（2,3,4）,imshow（fftshift（H_gau））,title（'Gaussianlow-pass'）;
DFT_filt_gau=H_gau.*I_dft;
I3=real（ifft2（DFT_filt_gau））;
subplot（2,3,5）,imshow（log（1+abs（fftshift（DFT_filt_gau）））,[]）,...
title（'FilteredFT'）;
subplot（2,3,6）,imshow（I3）,title（'FilteredImage'）;
结果如图：
四、实验结果与分析
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