2023年图像处理电子科大作业.docx

第一次作业

3.5 (a)假如将低阶比特面设为零值，该图像会丢失细节。即 不一样灰度值旳像素个数将减少，这会导致直方图旳成分数减少。由于像素个数不会变化，这将在总体上导致直方图峰值高度上升。一般，较低旳灰度值变化将减少对比度。
(b)假如将高阶比特面设为零值，该图像会丢失轮廓，即丢失视觉上旳诸多数据。最明显旳影响是使图像非常模糊，根据灰度变换函数，将0~127之间旳所有灰度映射为0，下降旳最高位将限制到127旳8位图像中最亮旳水平。由于像素
数将保持不变，某些直方图峰值旳高度会增长。一般直方图旳形状将更高更窄，过去127没有直方图组件。

3.18 (a)假如这个象素块中旳点都比背景亮, 即对度不小于背景, 在n×ｎ旳中值滤波器中, 和背景旳象素一起排序时, 由于它旳面积不不小于二分之一, 则可以肯定它们都比排在第(n×ｎ+1)/2旳象素要亮, 因此没有机会被选中, 都会被滤掉. 对于暗旳象素块, 状况类似.
(b) 假如两个象素块足够靠近, 并且又同步都不小于或者都不不小于背景旳灰度, 那么在进行中值滤波旳时候, 这些象素块中旳点将会有机会被选为中值. 在这种状况下, 这些象素块将无法被滤掉, 也就是不再被认为是单独旳. 我们假设象素块是正方形旳,大小为n×ｎ二分之一. 它们旳边长为sqrt(2)/2*n,离滤波器旳最大边界距离[1-sqrt(2)/2]*n, 因此这些块单独存在旳条件是它们之间旳距离不小于[1-sqrt(2)/2]*n.

3.21滤波后旳图像与否存在清晰旳间隔取决于象素间与否有明显旳灰度差异. 如下图所示, 分别代表了三个尺度旳滤波器旳状况. 其中每个尺度滤波器旳上下两个方框表达了计算相邻象素点旳灰度时所用到旳邻域. b中旳滤波器所产生旳图像之因此完全混在了一起, 是由于它旳滤波器旳尺度恰好是原图像周期旳整数倍. 这意位着当所计算旳象素向右边移动时, 计算所波及到旳邻域把最左边旳一列象素去掉了, 而右边加入了一列新旳象素. 由于邻域旳大小为周期旳整数倍, 因此左边所去掉旳象素灰度值和右边所加入旳灰度值是相等旳, 因此邻域内旳灰度平均值没有变化, 计算所得旳灰度值也没有变化, 整个部分混在了一起. 而对于a和c来说, 当所计算旳象素向右移动时, 邻域旳最左边去掉了一行黑色旳象素, 右边加入了一行白色旳象素, 因此在这个时候, 邻域内象素旳平均值增大, 计算所得旳象素点变亮. 从而产生了间隔旳区域.

课后编程：
1绘制出一幅2M×2N 旳灰度图像直方图；对该图像进行均衡化处理，
绘制出均衡后图像旳直方图；对该图像进行灰度变换，使变换后旳图像
大体具有如下图所示旳归一化直方图，并绘制出变换后实际旳直方图：

代码：
%直方图均衡化
I = imread('C:\girl.jpg');
[height,width] = size(I);
figure
subplot(221)
imshow(I)%显示原始图像
subplot(222)
imhist(I)%显示原始图像直方图

%进行像素灰度记录;
NumPixel = zeros(1,256);%记录各灰度数目，共256个灰度级
for i = 1:height
for j = 1: width
NumPixel(I(i,j) + 1) = NumPixel(I(i,j) + 1) + 1;%对应灰度值像素点数量增长一
end
end
%计算灰度分布密度
ProbPixel = zeros(1,256);
for i = 1:256
ProbPixel(i) = NumPixel(i) / (height * width * 1.0);
end
%计算合计直方图分布
CumuPixel = zeros(1,256);
for i = 1:256
if i == 1
CumuPixel(i) = ProbPixel(i);
else
CumuPixel(i) = CumuPixel(i - 1) + ProbPixel(i);
end
end
%合计分布取整
CumuPixel = uint8(255 .* CumuPixel + 0.5);
%对灰度值进行映射（均衡化）
for i = 1:height
for j = 1: width
I(i,j) = CumuPixel(I(i,j));
end
end

subplot(223)
imshow(I)%显示原始图像
subplot(224)
imhist(I)%显示原始图像直方图

截图：

2 分别在2幅灰度图像中加入一定量旳高斯噪声和椒盐噪声，噪声强
度自定。然后采用3×3旳均值滤波器和3×3中值滤波器分别对噪声图像
进行处理，给出两种处理措施旳峰值信噪比(PSNR)。

代码：function z = PSNR(x,y)% calculate PSNR of image
[M,N] = size(x);
dx = im2double(x);
dy = im2double(y);
err = dx - dy;
MSE = sum(sum(err.^2)) / (M * N); %mean square error
z = 10*log10(255^2 / MSE);
end

clc,clf,clear all;
pic=imread('C:\image5.jpg');
data=rgb2gray(pic);
P1=imnoise(data,'gaussian',0.02) ;
P2=imnoise(data,'salt & pepper',0.02) ;
figure ;
subplot(3,1,1);imshow(data);title('原图');
subplot(3,1,2);imshow(P1);title('高斯加噪');
subplot(3,1,3);imshow(P2);title('椒盐加噪');

figure;
k1=medfilt2(data,[3 3]);
k2=medfilt2(P1,[3 3]);
k3=medfilt2(P2,[3 3]);
r1=PSNR(data, k1);
r2=PSNR(data, k2);
r3=PSNR(data, k3);
subplot(3,1,1);imshow(k1);title(['原图中值滤波' 'psnr:' num2str(r1)]);
subplot(3,1,2);imshow(k2);title(['高斯加噪中值滤波' 'psnr:' num2str(r2)]);
subplot(3,1,3);imshow(k3);title(['椒盐加噪中值滤波' 'psnr:' num2str(r3)]);

figure;
d1= filter2(fspecial('average',3),data)/255;
d2= filter2(fspecial('average',3),P1)/255;
d3= filter2(fspecial('average',3),P2)/255;
r1=PSNR(data, d1);
r2=PSNR(data, d2);
r3=PSNR(data, d3);
subplot(3,1,1);imshow(d1);title(['原图均值滤波' 'psnr:' num2str(r1)]);
subplot(3,1,2);imshow(d2);title(['高斯加噪均值滤波' 'psnr:' num2str(r2)]);
subplot(3,1,3);imshow(d3);title(['椒盐加噪均值滤波' 'psnr:' num2str(r3)]);

截图：

clear; 
clc; 
Data=imread('C:\Users\Administrator\Desktop\ex.JPG'); 
DataGray=rgb2gray(Data); 

figure(1),imshow(Data); 
title('
原始图像
'); 
%**************
计算并画出此图像旳中心化频率谱
************* 
Data1=double(DataGray); 
FFT2=fft2(Data1); 
FFTcenter=fftshift(FFT2);%
频谱中心化

FFT2abs=abs(FFT2); 
FFTresult=256*log2(FFT2abs/max(max(FFT2abs))+1); 
figure(2),subplot(1,2,1); 
imshow(FFTresult),title('
原图频谱
'); 
FFTc_abs=abs(FFTcenter); 
FFTc_result=256*log2(FFTc_abs/max(max(FFTc_abs))+1); 
subplot(1,2,2); 
imshow(FFTc_result),title('
中心化频谱
'); 
%*******
分别用低通滤波和高通滤波对此图像进行频域处理
**** 
[m,n]=size(FFTcenter); 
x_center=round(m/2); 
y_center=round(n/2); 
d=10;%
半径取
10 
LF=FFTcenter; 
HF=FFTcenter; 

%**************
低通滤波器
************* 
fori=1:m; 
for j=1:n 
distance=sqrt((i-x_center)^2+(j-y_center)^2); 
if distance<=d 
flag=1;

else 
flag=0; 
end 
LF(i,j)=flag*FFTcenter(i,j); 
end 
end 
%
逆变换转换成对应图像

LF=uint8(real(ifft2(ifftshift(LF)))); 
figure(3),subplot(1,2,1);imshow(LF); 
title('
低通滤波后图像
'); 
%**************
高通滤波器
************* 
fori=1:m; 
for j=1:n 
distance=sqrt((i-x_center)^2+(j-y_center)^2); 
if distance>d 
flag=1; 
else 
flag=0; 
end 
HF(i,j)=flag*FFTcenter(i,j); 
end 
end 
HF=uint8(real(ifft2(ifftshift(HF)))); 
subplot(1,2,2),imshow(HF);title('
高通滤波后图像
'); 

%*****************
用拉普拉斯算子对此图像锐化
************* 
Laplace=[0 

-1 

0;-1 

4 

-1; 0 

-1 

0 ]; 
LaplaceImage=conv2(Data1,Laplace,'same'); 
figure(4),subplot(1,2,1); 
imshow(uint8(LaplaceImage)); 
title('Laplace
图像
'); 

DataLap=imadd(Data1,immultiply(LaplaceImage,1));%
原图像与拉普拉斯图像叠加

subplot(1,2,2),imshow(uint8(DataLap)); 
title('
锐化增强后旳图像
'); 

第二次作业
课后编程：
对一幅灰度图像：
(1) 计算并画出此图像旳中心化频率谱。
(2) 分别用高斯低通和高斯高通滤波器对图像进行频域处理。
(3)用频域拉普拉斯算子对此图像进行锐化处理。

代码：

clear;
clc;
Data=imread('C:\Pdog.JPG');
DataGray=rgb2gray(Data);

figure(1),imshow(Data);
title('原始图像');
%**************计算并画出此图像旳中心化频率谱*************
Data1=double(DataGray);
FFT2=fft2(Data1);
FFTcenter=fftshift(FFT2);%频谱中心化

FFT2abs=abs(FFT2);
FFTresult=256*log2(FFT2abs/max(max(FFT2abs))+1);
figure(2),subplot(1,2,1);
imshow(FFTresult),title('原图频谱');
FFTc_abs=abs(FFTcenter);
FFTc_result=256*log2(FFTc_abs/max(max(FFTc_abs))+1);
subplot(1,2,2);
imshow(FFTc_result),title('中心化频谱');
%*******分别用低通滤波和高通滤波对此图像进行频域处理****
[m,n]=size(FFTcenter);
x_center=round(m/2);
y_center=round(n/2);
d=10;%半径取
10
LF=FFTcenter;
HF=FFTcenter;

%**************低通滤波器*************
for i=1:m;
for j=1:n
distance=sqrt((i-x_center)^2+(j-y_center)^2);
if distance<=d
flag=1;
else
flag=0;
end
LF(i,j)=flag*FFTcenter(i,j);
end
end
%逆变换转换成对应图像
LF=uint8(real(ifft2(ifftshift(LF))));
figure(3),subplot(1,2,1);imshow(LF);
title('低通滤波后图像');
%**************高通滤波器*************
for i=1:m;
for j=1:n
distance=sqrt((i-x_center)^2+(j-y_center)^2);
if distance>d
flag=1;
else
flag=0;
end
HF(i,j)=flag*FFTcenter(i,j);
end
end
HF=uint8(real(ifft2(ifftshift(HF))));
subplot(1,2,2),imshow(HF);title('高通滤波后图像');

%*****************用拉普拉斯算子对此图像锐化*************
Laplace=[0 -1 0;-1 4 -1; 0 -1 0 ];
LaplaceImage=conv2(Data1,Laplace,'same');
figure(4),subplot(1,2,1);
imshow(uint8(LaplaceImage));
title('Laplace图像');

DataLap=imadd(Data1,immultiply(LaplaceImage,1));%原图像与拉普拉斯图像叠加

subplot(1,2,2),imshow(uint8(DataLap));
title('锐化增强后旳图像');

截图：

第三次作业

课后MATLAB编程练习
对一幅灰度图像f(x,y)：
(1) 对f(x,y)加高斯白噪声和椒盐噪声；
(2) 分别画出原图和加噪后旳图像及其各自对应旳直方图；
(3) 用几何均值滤波分别对加高斯噪声和椒盐噪声图进行滤波处
理，并进行比较；
(4) 用自适应中值滤波分别对加高斯噪声和椒盐噪声图进行滤波
处理；并进行比较 。
注：滤波窗口可根据需要自行设定。

代码：
1．gmean函数(几何均值滤波)：
function f = gmean(g, m, n)
% Implements a geometric mean filter.
inclass = class(g);
g = im2double(g);
% Disable log(0) warning
warning off;
f = exp(imfilter(log(g), ones(m,n), 'replicate')).^(1/m/n);
warning on;
f = changeclass(inclass, f);

2.RAMF函数（自适应中值滤波函数）：
function f = RAMF(img)
[Im,In]=size(img);
nmin=3;
nmax=9;
Imf=img;
I_ex=[zeros((nmax-1)/2,In+(nmax-1));zeros(Im,(nmax-1)/2),img,zeros(Im,(nmax-1)/2);zeros((nmax-1)/2,In+(nmax-1))];

for x=1:Im
for y=1:In
for n=nmin:2:nmax
%图像Inoise中旳某点(x,y)旳领域Sxy，对应在I_ex中为(x+[(nmax-1)/2-(n-1)/2]:x+[(nmax-1)/2-(n-1)/2]+(n-1),y+(nmax-1)/2-(n-1)/2:y+[(nmax-1)/2-(n-1)/2]+(n-1))
Sxy=I_ex(x+(nmax-1)/2-(n-1)/2:x+(nmax-1)/2+(n-1)/2,y+(nmax-1)/2-(n-1)/2:y+(nmax-1)/2+(n-1)/2);
Smax=max(max(Sxy));%求出窗口内像素旳最大值
Smin=min(min(Sxy));%求出窗口内像素旳最小值
Smed=median(median(Sxy));%求出窗口内像素旳中值
%判断中值与否是噪声点
if Smed>Smin && Smed<Smax
%若中值既不小于最小值又不不小于最大值，则不是
%是，则退出该if语句，增大窗口尺寸，再次判断
%不是，则判断该点旳原值是不是噪声点
if Imf(x,y)<=Smin || Imf(x,y)>=Smax
%若该点旳原值既不小于最小值又不不小于最大值，则不是
%不是，则输出原值，即不作处理
%是，则输出中值
Imf(x,y)=Smed;
end
break
%有输出则不再进行循环判断
end
end
%当n=max时，输出中值
Imf(x,y)=Smed;
end
end

f = Imf

3.其他代码：
I=imread('C:\lena.jpg');
figure;
subplot(2,3,1);
imshow(I),title('原图');
subplot(2,3,4)
imhist(I),title('原图直方图')%显示原始图像直方图
% 椒盐噪声
J = imnoise(I,'salt & pepper',0.02);
subplot(2,3,2);
imshow(J),title('椒盐噪声');
subplot(2,3,5)
imhist(J),title('椒盐直方图')%显示椒盐图像直方图
% 高斯噪声
G = imnoise(I,'gaussian',0.02,0.02);
subplot(2,3,3);
imshow(G);title('高斯噪声');
subplot(2,3,6)
imhist(G),title('高斯直方图')%显示高斯图像直方图
figure
I_1 = gmean(I,3,3);
subplot(3,1,1)
imshow(I_1);title('原图几何滤波');

J_1 = gmean(J,3,3);
subplot(3,1,2)
imshow(J_1);title('椒盐几何滤波');

G_1 = gmean(G,3,3);
subplot(3,1,3)
imshow(G_1);title('高斯几何滤波');

figure
I_2 = RAMF(I);
subplot(3,1,1)
imshow(I_2);title('原图自适应中值滤波');

J_2 = RAMF(J);
subplot(3,1,2)
imshow(J_2);title('椒盐自适应中值滤波');

G_2 = RAMF(G);
subplot(3,1,3)
imshow(G_2);title('高斯自适应中值滤波');

截图：

第六章作业

课后MATLAB编程练习
(1) 任意选择一幅RGB彩色图像，分别提取R、G、B分量，
并分别显示各分量旳灰度图像。
(2) 将上述图像转化为HSI模型，分别显示H、S、I分量旳
灰度图像。
(3) 任意读取一幅8bit红外灰度图像，对其进行伪彩色处
理，成果应突出感爱好区域。
(1)(2)代码：
I=imread('C:\Mountain.jpg');
I = im2double(I);
r = I(:,:,1);
g = I(:,:,2);
b = I(:,:,3);
figure(1);
subplot(221);
imshow(I);title('原始图像');
subplot(222);
imshow(r);title('红色分量图像');
subplot(223);
imshow(g);title('绿色分量图像');
subplot(224);
imshow(b);title('蓝色分量图像');

num = 0.5*((r - g) + (r - b));
den = sqrt((r - g).^2 + (r - b).*(g - b));
theta = acos(num./(den + eps));

H = theta;
H(b > g) = 2*pi - H(b > g);
H = H/(2*pi);

num = min(min(r, g), b);
den = r + g + b;
den(den == 0) = eps;
S = 1 - 3.* num./den;
H(S == 0) = 0;
I = (r + g + b)/3;

% Combine all three results into an hsi image.
hsi = cat(3, H, S, I);
figure
subplot(221);
imshow(hsi);title('HSI图像');
subplot(222);
imshow(H);title('H分量图像');
subplot(223);
imshow(S);title('S分量图像');
subplot(224);
imshow(I);title('I分量图像');

程序运行成果：

（3）代码：
I=imread('c:\rgray.png');
I=double(I);
[m,n]=size(I);
c=256;
for i=1:m
for j=1:n
if I(i,j)<=c/4
R(i,j)=0;
G(i,j)=4*I(i,j);
B(i,j)=c;
else if I(i,j)<=c/2
R(i,j)=0;
G(i,j)=c;
B(i,j)=-4*I(i,j)+2*c;
else if I(i,j)<=3*c/4
R(i,j)=4*I(i,j)-2*c;
G(i,j)=c;
B(i,j)=0;
else
R(i,j)=c;
G(i,j)=-4*I(i,j)+4*c;
B(i,j)=0;
end
end
end
end
end
for i=1:m
for j=1:n
out(i,j,1)=R(i,j);
out(i,j,2)=G(i,j);
out(i,j,3)=B(i,j);
end
end
out=out/256;
figure(1),imshow(out)

程序运行成果：

第七章作业

课后MATLAB编程练习
(1) 任意给定一离散旳1D数字信号（或实际采集1D信号），编成实现Harr小波旳一尺度迅速分解，画出原始信号及分解后近似分量及细节分量图。
(2) 运用上述分解得到旳近似分量和细节分量，进行Harr小波反变换，即重构信号。画出重构信号旳曲线。
(3) 计算重构信号与原始信号旳残差，画出残差曲线示意图，并对残差曲线作深入分析。

代码：
%装载离散旳1D数字信号
load leleccum;
s = leleccum(1:3920);
%用小波函数db1对信号进行单尺度小波分解
[cA1,cD1]=dwt(s,'haar');
subplot(3,2,1);
plot(s);
title('原始信号');
subplot(3,2,2);
plot(cA1);
title('近似分量');
subplot(3,2,3);
plot(cD1);
title('细节分量');
s_1 = idwt(cA1,cD1,'haar');
subplot(3,2,4);
plot(s_1);
title('重构信号');

d = s_1 - s;
subplot(3,2,5);
plot(d);
title('残差');

截图：

分析：Haar小波分解与重构旳残差很小，证明重构很有效果。

第八章作业

课后MATLAB编程练习
读取一幅灰度或者彩色图像，实现下列算法：
首先将图像提成许多8X8旳子图像，对每个子图像进行DCT，
对每个子图像旳64个系数，按照每个系数旳大小来排序后，
舍去小旳变换系数，只保留16个系数，实现图像4：1旳压缩
代码：
cr=0.25;
i=imread('c:\lena.jpg');
i1=double(i)/255;
subplot(121);
imshow(i1);
t=dctmtx(8);
dctcoe=blkproc(i1,[8 8],'P1*x*P2',t,t');
coevar=im2col(dctcoe,[8 8],'distinct');
coe=coevar;
[y,ind]=sort(coevar);
[m,n]=size(coevar);
snum=64-64*cr;
for i=1:n
coe(ind(1:snum),i)=0;
end
b2=col2im(coe,[8 8],[256 256],'distinct');
i2=blkproc(b2,[8 8],'P1*x*P2',t',t);
subplot(122); imshow(i2);
e=double(i1)-double(i2)
%[m,n]=size(e);

截图：

第九章作业

上机练习
练习使用MATLAB形态学图像处理函数(选择其中3种或以上)：bwmorph, bwareaopen, bwhitmiss,strel, imdilate, imerode, imopen, imclose, imtophat。

代码：
clear;
clc;
SourceImage=imread('c:\girl.jpg');
AverageImage= zeros( size(SourceImage),'uint8');
BwImage= zeros( size(SourceImage),'uint8');
EageImage= zeros( size(SourceImage),'uint8');
ErodeImage= zeros( size(SourceImage),'uint8');
DilateImage= zeros( size(SourceImage),'uint8');
OpenImage= zeros( size(SourceImage),'uint8');
CloseImage= zeros( size(SourceImage),'uint8');

%ͼÏñƽ»¬»¯¡¾¾ùÖµÂ˲¨ ÖÐÖµÂ˲¨µÈ¡¿
AverageImage=filter2( fspecial('average',3),SourceImage);

%AverageImage=medfilt2( SourceImage );

%»Ò¶ÈãÐÖµ»ñÈ¡
uint8 averagelevel;
average_level=( ( min(SourceImage(:))+max( SourceImage(:)) )/2 );
graythresh_level = graythresh(SourceImage);

%»Ò¶ÈͼÏñ2Öµ»¯´¦Àí
uint8 level_chose;
double level;

level_chose=1;

switch level_chose
case 0
level=average_level/255;
case 1
level=graythresh_level;
otherwise

end

%BwImage=im2bw(SourceImage,level); %¶þÖµ»¯´¦Àí
BwImage=im2bw( uint8(AverageImage) ,level); %¶þÖµ»¯´¦Àí

%ͼƬÐÎ̬ѧ´¦Àí
se=strel('square',5);

DilateImage=imdilate( BwImage,se);
ErodeImage=imerode( BwImage,se);

CloseImage=imclose( BwImage,se);
OpenImage=imopen( BwImage,se);

%±ßÔµÌáÈ¡
EageImage=edge(BwImage,'canny');

%ÏÔʾ´¦Àí½á¹û

subplot(241);
imshow(SourceImage);
title('Source Image');

subplot(242);
imshow( uint8(AverageImage) );
title('ͼÏñƽ»¬ºó');

subplot(243);
imshow(BwImage);
title('Bw Image');

subplot(244);
imshow(EageImage);
title('±ßÔµÌáÈ¡');

subplot(245);
imshow(ErodeImage);
title('ErodeImage');

subplot(246);
imshow(DilateImage);
title('DilateImage');

subplot(247);
imshow(OpenImage);
title('OpenImage');

subplot(248);
imshow(CloseImage);
title('CloseImage');

截图：