數(shù)字圖像處理圖像變換實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜述

數(shù)字圖像辦理圖像變換實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜述數(shù)字圖像辦理圖像變換實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜述17/17數(shù)字圖像辦理圖像變換實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜述數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：圖像辦理姓名：劉強(qiáng)班級(jí)：電信1102學(xué)號(hào)：1404110128數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一圖像變換實(shí)驗(yàn)——圖像點(diǎn)運(yùn)算、幾何變換及正交變換一、實(shí)驗(yàn)條件PC機(jī)數(shù)字圖像辦理實(shí)驗(yàn)授課軟件大量樣圖二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)使用“數(shù)字圖像辦理實(shí)驗(yàn)授課軟件系統(tǒng)”，能夠進(jìn)行圖像辦理方面的簡(jiǎn)單操作；2、熟悉圖像點(diǎn)運(yùn)算、幾何變換及正交變換的基根源理，認(rèn)識(shí)編程實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)步驟；3、觀察圖像的灰度直方圖，明確直方圖的作用和意義；4、觀察圖像點(diǎn)運(yùn)算和幾何變換的結(jié)果，比較不同樣參數(shù)條件下的變換收效；5、觀察圖像正交變換的結(jié)果，明確圖像的空間頻率分布狀況。三、實(shí)驗(yàn)原理1、圖像灰度直方圖、點(diǎn)運(yùn)算和幾何變換的基根源理及編程實(shí)現(xiàn)步驟圖像灰度直方圖是數(shù)字圖像辦理中一個(gè)最簡(jiǎn)單、最適用的工具，它描述了一幅圖像的灰度分布狀況，為圖像的相關(guān)辦理操作供應(yīng)了基本信息。圖像點(diǎn)運(yùn)算是一種簡(jiǎn)單而重要的辦理技術(shù)，它能讓用戶改變圖像數(shù)據(jù)據(jù)有的灰度范圍。點(diǎn)運(yùn)算能夠看作是“從象素到象素”的復(fù)制操作，而這種復(fù)制操作是經(jīng)過灰度變換函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。若是輸入圖像為A(x,y)，輸出圖像為B(x,y)，則點(diǎn)運(yùn)算能夠表示為：B(x,y)＝f[A(x,y)]其中f(x)被稱為灰度變換（GrayScaleTransformation，GST）函數(shù)，它描述了輸入灰度值和輸出灰度值之間的變換關(guān)系。一旦灰度變換函數(shù)確定，該點(diǎn)運(yùn)算就完好確定下來了。別的，點(diǎn)運(yùn)算辦理將改變圖像的灰度直方圖分布。點(diǎn)運(yùn)算又被稱為比較度加強(qiáng)、比較度拉伸或灰度變換。點(diǎn)運(yùn)算一般包括灰度的線性變換、閾值變換、窗口變換、灰度拉伸和均衡等。圖像幾何變換是圖像的一種基本變換，平時(shí)包括圖像鏡像變換、圖像轉(zhuǎn)置、圖像平移、圖像縮放和圖像旋轉(zhuǎn)等，其理論基礎(chǔ)主若是一些矩陣運(yùn)算，詳細(xì)原理能夠參照相關(guān)書籍。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)供應(yīng)了圖像灰度直方圖、點(diǎn)運(yùn)算和幾何變換相關(guān)內(nèi)容的文字說明，用戶在操作過程中能夠參照。下面以圖像點(diǎn)運(yùn)算中的閾值變換為例給出編程實(shí)現(xiàn)的程序流程圖，以下：數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)2、圖像正交變換的基根源理及編程實(shí)現(xiàn)步驟數(shù)字圖像的辦理方法主要有空域法和頻域法，點(diǎn)運(yùn)算和幾何變換屬于空域法。頻域法是將圖像變換到頻域后再進(jìn)行辦理，一般采用的變換方式是線性的正交變換（酉變換），主要包括傅立葉變換、失散余弦變換、沃爾什變換、霍特林變換和小波變換等。正交變換被廣泛應(yīng)用于圖像特色提取、圖像加強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像壓縮和圖像鑒別等領(lǐng)域。正交變換實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是快速傅立葉變換（FFT），其原理過于復(fù)雜，能夠參照相關(guān)書籍，這里不再贅述。至于FFT的編程實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)采用的方法是：第一編制一個(gè)一維FFT程序模塊，爾后調(diào)用該模塊對(duì)圖像數(shù)據(jù)的列進(jìn)行一維FFT，再對(duì)行進(jìn)行一維FFT，最后計(jì)算并顯示幅度譜。程序流程圖以下：四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圖像灰度直方圖點(diǎn)運(yùn)算：圖像反色、灰度線性變換、閾值變換、窗口變換、灰度拉伸和灰度數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)均衡幾何變換：圖像鏡像變換、圖像轉(zhuǎn)置、圖像平移、圖像縮放和圖像旋轉(zhuǎn)正交變換：傅立葉變換、失散余弦變換、沃爾什變換、霍特林變換和小波正反變換注意：1、所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均針對(duì)8位BMP灰度圖像進(jìn)行辦理，其他格式（如JPG）的圖像能夠利用系統(tǒng)供應(yīng)的圖像格式變換工具進(jìn)行變換，再進(jìn)行辦理；2、本次實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是圖像的灰度直方圖和點(diǎn)運(yùn)算，幾何變換和正交變換只作一般性認(rèn)識(shí)。五、實(shí)驗(yàn)步驟以圖像灰度閾值變換為例說明實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)步驟，其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的步驟與此近似。1、打開計(jì)算機(jī)，在系統(tǒng)桌面上雙擊“數(shù)字圖像辦理實(shí)驗(yàn)授課軟件系統(tǒng)”的可執(zhí)行文件“圖象辦理”的圖標(biāo)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；2、執(zhí)行文件→打開，在OPEN對(duì)話框中選擇待辦理的圖像，按【OK】后系統(tǒng)顯示出圖像；3、執(zhí)行查察→圖像基本信息，將顯示圖像基本信息對(duì)話框，以下列圖；數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)4、執(zhí)行查察→灰度直方圖，查察圖像的灰度直方圖，以下列圖；5、執(zhí)行圖像變換→正交變換→傅立葉變換，查察圖像的頻率域分布狀況，以下列圖；數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)6、執(zhí)行圖像變換→正交變換→小波變換，查察圖像經(jīng)過小波變換的收效，以下列圖；7、執(zhí)行圖像變換→點(diǎn)運(yùn)算→閾值變換，更正閾值變換對(duì)話框中的閾值參數(shù)，以下列圖；數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)8、設(shè)置完閾值參數(shù)后按【OK】,系統(tǒng)顯示閾值變換后的圖像，與原圖像進(jìn)行比較，觀察閾值變換的收效，以下列圖；9、重復(fù)步驟4，查察閾值變換后圖像的直方圖分布狀況；數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)10、重復(fù)步驟5，查察閾值變換后圖像的頻率域分布狀況；11、執(zhí)行文件→保存或另存為，保存辦理后的圖像；12、執(zhí)行文件→重新加載，重新加載原始圖像，但要注意先前對(duì)圖像的辦理將會(huì)扔掉；注意：13、在執(zhí)行步驟2時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)有些圖像文件不能夠打開的狀況，以下列圖，此時(shí)能夠先利用圖像格式變換工具將圖像文件變換為8位BMP圖像，再利用系統(tǒng)進(jìn)行辦理。步驟14和15是使用圖像格式變換工具的方法；14、在桌面上雙擊圖像格式變換工具Jpg2bmp的圖標(biāo)，進(jìn)入變換工具界面，如圖所示；15、依照界面提示，把JPG格式的圖像文件變換成8位BMP圖像。數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)步驟13表示圖步驟14表示圖六、思慮題1、圖像灰度線性變換、閾值變換、窗口變換、灰度拉伸和灰度均衡之間有何差別？灰度線性變換就是將圖像的像素值經(jīng)過指定的線性函數(shù)進(jìn)行變換，以此加強(qiáng)也許減弱圖像的灰度?；叶鹊拈撝底儞Q能夠讓一幅圖像變成黑白二值圖。灰度的窗口變換也是一種常有的點(diǎn)運(yùn)算。它的操作和閾值變換近似。從實(shí)現(xiàn)方法上能夠看作是灰度折線變換的特列。窗口灰度變換辦理結(jié)合了雙固定閾值法，與其不同樣之處在于窗口內(nèi)的灰度值保持不變?；叶壤煊纸凶霰容^度拉伸，它與線性變換有些近似，不同樣之處在于灰度拉伸使用的是分段線性變換，所以它最大的優(yōu)勢(shì)是變換函數(shù)能夠由用戶任意合成。灰度均衡是加強(qiáng)圖像的有效方法之一?；叶染馔瑯訉儆诟倪M(jìn)圖像的方法，灰度均衡的圖像擁有較大的信息量。從變換后圖像的直方圖來看，灰度分布更加均勻。2、利用圖像鏡像和旋轉(zhuǎn)變換能夠?qū)崿F(xiàn)圖像轉(zhuǎn)置嗎？若是能夠，應(yīng)該怎樣實(shí)現(xiàn)？能夠。進(jìn)行一次鏡像變換，順（逆）時(shí)針旋轉(zhuǎn)兩次，再以與第一次相反的方向鏡像變換。數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二圖像加強(qiáng)及復(fù)原實(shí)驗(yàn)七、實(shí)驗(yàn)條件PC機(jī)數(shù)字圖像辦理實(shí)驗(yàn)授課軟件大量樣圖八、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟練使用“數(shù)字圖像辦理實(shí)驗(yàn)授課軟件系統(tǒng)”；2、熟悉圖像加強(qiáng)及復(fù)原的基根源理，認(rèn)識(shí)編程實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)步驟；3、觀察圖像中值濾波、圓滑、銳化和偽彩色編碼的結(jié)果，比較不同樣參數(shù)條件下的圖像加強(qiáng)收效；4、觀察圖像退化和復(fù)原的結(jié)果，比較不同樣復(fù)原方法的復(fù)原收效。九、實(shí)驗(yàn)原理1、圖像加強(qiáng)和復(fù)原的基根源理對(duì)降質(zhì)圖像的改進(jìn)辦理平時(shí)有兩類方法：圖像加強(qiáng)和圖像復(fù)原。圖像加強(qiáng)不考慮圖像降質(zhì)的原因，只將圖像中感興趣的特色有選擇地進(jìn)行突出，并衰減圖像的次要信息，改進(jìn)后的圖像不用然逼近原始圖像，可是加強(qiáng)了圖像某些方面的可讀性，如突出了目標(biāo)輪廓，衰減了各種噪聲等。圖像加強(qiáng)能夠用空域法和頻域法分別實(shí)現(xiàn)，空域法主若是在空間域中對(duì)圖像象素灰度值直接進(jìn)行運(yùn)算辦理，一般包括中值濾波、模板圓滑和梯度銳化等，空域法能夠用下式來描述：g(x,y)＝f(x,y)*h(x,y)其中f(x,y)是辦理前圖像，g(x,y)表示辦理后圖像，h(x,y)為空間運(yùn)算函數(shù)。圖像加強(qiáng)的頻域法是在圖像的頻率域中對(duì)圖像的變換值進(jìn)行某種運(yùn)算辦理，爾后變換回空間域，系統(tǒng)涉及的各種濾波器屬于頻域法加強(qiáng)，這是一種間接手理方法，能夠用下面的過程模型來描述：其中：F(u,v)=[f(x,y)]，G(u,v)=F(u,v)H(u,v)，g(x,y)=1[G(u,v)]，和1分別表示頻域正變換和反變換。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)供應(yīng)了圖像加強(qiáng)相關(guān)內(nèi)容的文字說明，用戶在操作過程中能夠參照。圖像復(fù)原是針對(duì)圖像降質(zhì)的原因，想法去補(bǔ)償降質(zhì)因素，使改進(jìn)后的圖像盡可能逼近原始圖像，提高了圖像質(zhì)量的傳神度。關(guān)于圖像復(fù)原的詳細(xì)原理能夠參照相關(guān)書籍，這里不再贅述。本系統(tǒng)供應(yīng)了圖像的噪聲退化、卷積退化和運(yùn)動(dòng)模糊退化操作，并供應(yīng)了相應(yīng)的逆濾波復(fù)原、維納復(fù)原和運(yùn)動(dòng)模糊復(fù)原操作。本次數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中圖像復(fù)原只作一般性認(rèn)識(shí)。2、編程實(shí)現(xiàn)步驟下面以圖像加強(qiáng)中的中值濾波操作為例給出編程實(shí)現(xiàn)的程序流程圖，以下：十、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圖像加強(qiáng)：中值濾波、圖像模板圓滑、理想低通濾波器圓滑、巴特沃斯低通濾波器圓滑、梯度銳化、拉普拉斯銳化、理想高通濾波器銳化、巴特沃斯高通濾波器銳化和偽彩色編碼圖像復(fù)原：圖像的噪聲退化、卷積退化、卷積加噪聲退化、運(yùn)動(dòng)模糊退化、逆濾波復(fù)原、維納復(fù)原和運(yùn)動(dòng)模糊復(fù)原注意：3、所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均針對(duì)8位BMP灰度圖像進(jìn)行辦理；4、本次實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是圖像加強(qiáng)中的中值濾波和模板圓滑認(rèn)識(shí)。

，圖像復(fù)原只作一般性十一、實(shí)驗(yàn)步驟以圖像中值濾波操作為例說明實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)步驟，其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的步驟與此近似。11、打開計(jì)算機(jī)，在系統(tǒng)桌面上雙擊“數(shù)字圖像辦理實(shí)驗(yàn)授課軟件系統(tǒng)”的可執(zhí)行文件“圖象辦理”的圖標(biāo)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；12、執(zhí)行文件→打開，在OPEN對(duì)話框中選擇待辦理的圖像，按【OK】后系統(tǒng)顯示出圖像；數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)13、執(zhí)行查察→圖像基本信息，將顯示圖像基本信息對(duì)話框，以下列圖；14、執(zhí)行查察→灰度直方圖，查察圖像的灰度直方圖，以下列圖；數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)15、執(zhí)行圖像變換→正交變換→傅立葉變換，查察圖像的頻率域分布狀況，以下列圖；16、執(zhí)行圖像加強(qiáng)→中值濾波，選擇或自定義對(duì)話框中的濾波器參數(shù)，以下列圖；數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)17、設(shè)置完濾波器參數(shù)后按【OK】,系統(tǒng)顯示中值濾波后的圖像，與原圖像進(jìn)行比較，觀察中值濾波的收效，以下列圖；18、重復(fù)步驟4，查察中值濾波后圖像的直方圖分布狀況；數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)19、重復(fù)步驟5，查察中值濾波后圖像的頻率域分布狀況；10、執(zhí)行文件→保存或另存為，保存辦理后的圖像；11、執(zhí)行文件→重新加載，重新加載原始圖像，但要注意先前對(duì)圖像的辦理將會(huì)扔掉。數(shù)字圖象辦理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一圖象變換實(shí)驗(yàn)十二、思慮題1、圖像中值濾波和模板圓滑之間有何差別？圖像圓滑辦理就是用圓滑模板對(duì)圖像進(jìn)行辦理，以減少圖像的噪聲。而中值濾波是一種非線性的信號(hào)辦理方法。2、圖像加強(qiáng)和圖像復(fù)原之間有何差別？圖像加強(qiáng)：利用必然的技術(shù)手段，不用考慮圖像可否失真（即原始圖像在變換后可能會(huì)失真）而且不用解析圖像降質(zhì)的原因。針對(duì)給定圖像的應(yīng)用途合，有目的地重申圖像的整體或局部特色，將原來不清楚的圖像變得清楚或重申某些感興趣的特色，擴(kuò)大圖像中不同樣物體特色之間的差別，控制不感興趣的特色，使之改進(jìn)圖像質(zhì)量、豐富信息量，加強(qiáng)圖像判讀和鑒別收效，滿足某些特別解析的需要。圖像復(fù)原：針對(duì)質(zhì)量降低也許失真的圖像，恢復(fù)圖像原始的內(nèi)容也許質(zhì)量。圖像復(fù)原的過程包括對(duì)圖像退化模型的解析，再對(duì)退化的圖像進(jìn)行復(fù)原。圖像退化是由于成像系統(tǒng)受各種因素的影響，以致了圖像質(zhì)量的降低，稱之為圖像退化。這些因素包括傳感器噪聲、攝像機(jī)聚焦不好、物體與攝像機(jī)之間的相對(duì)搬動(dòng)、隨機(jī)大氣湍流、光學(xué)系統(tǒng)的象差、成像光源和射線的散射等。圖像復(fù)原大體能夠分為兩種方法：一種方法適用于缺乏圖像先驗(yàn)知識(shí)的狀況，此時(shí)可對(duì)退化過程建立模型進(jìn)行描述，進(jìn)而搜尋一種去除