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。
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