數(shù)字信號(hào)處理第三次作業(yè)

1、數(shù)字圖像處理第三次作業(yè)摘要本次報(bào)告主要記錄第三次作業(yè)中的各項(xiàng)任務(wù)完成情況。本次作業(yè)以Matlab2013為平臺(tái)，結(jié)合matlab函數(shù)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)所給圖像文件的相關(guān)處理：1.把附件圖像的直方圖畫出；2.把所有圖像進(jìn)行直方圖均衡；輸出均衡后的圖像和源圖像進(jìn)行比對(duì)；分析改善內(nèi)容；3.進(jìn)一步把圖像按照對(duì)源圖像直方圖的觀察，各自指定不同源圖像的直方圖，進(jìn)行直方圖匹配，進(jìn)行圖像增強(qiáng)。以上任務(wù)完成后均得到了預(yù)期的結(jié)果。1.把附件圖像的直方圖畫出(1)實(shí)驗(yàn)原理及方法圖像直方圖顯示不同的像素值在不同的強(qiáng)度值上的出現(xiàn)頻率，它是一個(gè)二維圖，橫坐標(biāo)表示圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的灰度級(jí)，縱坐標(biāo)為各個(gè)灰度級(jí)上圖像各個(gè)像素點(diǎn)出現(xiàn)的次

2、數(shù)或概率。它可以用來尋找灰度圖像二值化閾值和調(diào)整圖像對(duì)比度，如果一幅灰度圖像的直方圖顯示為兩個(gè)波峰，則二值化閾值應(yīng)該是這兩個(gè)波峰之間的某個(gè)灰度值。繪制直方圖的原理是利用matlab的imread函數(shù)讀取圖像數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值進(jìn)行排序，統(tǒng)計(jì)每個(gè)灰度值出現(xiàn)的次數(shù)，利用這些數(shù)據(jù)值即可繪出直方圖。在matlab中可直接利用imhist函數(shù)完成以上過程。由于所給的10幅經(jīng)變亮或變暗處理的圖像是索引圖，所以還需要將他們轉(zhuǎn)換為灰度圖像后才能進(jìn)行操作。利用matlab中的ind2gray函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。(2)處理結(jié)果elain1.bmp的直方圖1500010000-50000叫0100200x104lai

3、n3.bmp的原直方圖251.5I10100200x104lena1.bmp的直方圖210J八0100200xi04woman.bmp的直方圖x10Womanl.bmp的直方圖(3)結(jié)果分析一幅圖像的直方圖基本上可描述圖像的概貌，直方圖反映的是一個(gè)圖像的灰度值的概率統(tǒng)計(jì)特征,圖像的灰度分布情況。如圖像的陰暗狀況和對(duì)比度等特征。因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^修改直方圖的方法來調(diào)整2.把所有圖像進(jìn)行直方圖均衡；輸出均衡后的圖像和源圖像進(jìn)行比對(duì)；分析改善內(nèi)容(1)實(shí)驗(yàn)原理及方法直方圖均衡化是圖像處理領(lǐng)域中利用圖像直方圖對(duì)對(duì)比度進(jìn)行調(diào)整的方法。該方法通過灰度變換將一幅圖像轉(zhuǎn)換為另一幅具有均衡直方圖，即在每個(gè)灰度級(jí)上

4、都具有相同的象素點(diǎn)數(shù)的圖像。直方圖均衡處理是以累計(jì)分布函數(shù)為基礎(chǔ)的直方圖修改法。在matlab平臺(tái)上先用imread函數(shù)讀取圖像的圖像數(shù)據(jù)，然后利用histeq函數(shù)進(jìn)行直方圖均衡操作，最后用imhist和imshow函數(shù)分別繪制經(jīng)直方圖均衡化的直方圖和bmp圖像。(2)處理結(jié)果與結(jié)果分析經(jīng)過直方圖均衡化的citywall.bmp的直方圖經(jīng)過直方圖均衡化的citywall.bmp方圖經(jīng)過直方圖均衡化的citywall1.bmp經(jīng)過直方圖均衡化的citywall2,bmp的直方圖0100200經(jīng)過直方圖均衡化的citywall2.bmp分別與處理前的原圖像相比，發(fā)現(xiàn)處理后的圖像明顯變亮了，圖片的對(duì)

5、比度有一定程度的增強(qiáng)，但同時(shí)也存在一些細(xì)節(jié)的消失，某些地方經(jīng)處理后對(duì)比度不自然的過分增強(qiáng)。citywalll原來亮的地方經(jīng)處理后變暗，原來暗的地方變亮，對(duì)比度減弱但是更符合人體視覺習(xí)慣，細(xì)節(jié)更豐富。經(jīng)過直方圖均衡化的elain.bmp經(jīng)過直方圖均衡化的elain1.bmp的直方圖18000160001400012000100008000600040002000100200經(jīng)過直方圖均衡化的elain1.bmp0經(jīng)過直方圖均衡化的elain2,bmp的直方圖1800016000140001200010000800060004000200000100200經(jīng)過直方圖均衡化的elain2.bmp經(jīng)過

6、直調(diào)0由均衡化的elain3.bmp的直方圖經(jīng)過直方圖均衡化的elain3.bmp分別與處理前的原圖像相比，發(fā)現(xiàn)elain,elain1,elain2圖片變暗了，elain3圖片變亮,elain,elain2,elain3的對(duì)比度有一定程度的增強(qiáng)，但同時(shí)也存在一些細(xì)節(jié)的消失，某些地方經(jīng)處理后對(duì)比度不自然的過分增強(qiáng)。elain1原來亮的地方經(jīng)處理后變暗，原來暗的地方變亮，對(duì)比度減弱但是更符合人體視覺習(xí)慣，細(xì)節(jié)更豐富。經(jīng)過直方圖均衡化的lena.bmp的直方圖經(jīng)過直方圖均衡化的lena.bmp經(jīng)過戛版圖均衡化的lena1.bmp的直方圖經(jīng)過直方圖均衡化的lena1.bmp1.50.5100200經(jīng)

7、過直方圖均衡化的lena2,bmp的直方圖經(jīng)過直方圖均衡化的lena2.bmp經(jīng)過直方圖均衡化的lena4.bmp的直方圖150001000050000100200經(jīng)過直方圖均衡化的lena4.bmp分別與處理前的原圖像相比，發(fā)現(xiàn)lena,lena4變亮，elain2變暗，對(duì)比度有一定程度的增強(qiáng)，但同時(shí)也存在一些細(xì)節(jié)的消失，某些地方經(jīng)處理后對(duì)比度不自然的過分增強(qiáng)。lenal原來亮的地方經(jīng)處理后變暗，原來暗的地方變亮，對(duì)比度減弱但是更符合人體視覺習(xí)慣，細(xì)節(jié)更豐富。經(jīng)過直方圖均衡化的woman.bmp經(jīng)過直乩0經(jīng)過直方圖均衡化的woman1.bmp均衡化的woman1.bmp的直方圖0100200

8、經(jīng)過直乩05均衡化的woman2,bmp的直方圖經(jīng)過直方圖均衡化的woman2.bmp分別與處理前的原圖像相比，發(fā)現(xiàn)woman,woman2變亮，對(duì)比度有一定程度的增強(qiáng)，但同時(shí)也存在一些細(xì)節(jié)的消失，某些地方經(jīng)處理后對(duì)比度不自然的過分增強(qiáng)。womanl原來亮的地方經(jīng)處理后變暗，原來暗的地方變亮，對(duì)比度減弱但是更符合人體視覺習(xí)慣，細(xì)節(jié)更豐富?？梢?，雖然直方圖均衡可以提高整體的對(duì)比度，使圖像清晰明亮，但也存在著以下缺點(diǎn)：1.變換后圖像的灰度級(jí)減少，某些細(xì)節(jié)消失；2.某些圖像，如直方圖有高峰，經(jīng)處理后對(duì)比度不自然的過分增強(qiáng)。3.進(jìn)一步把圖像按照對(duì)源圖像直方圖的觀察，各自指定不同源圖像的直方圖，進(jìn)行直方

9、圖匹配，進(jìn)行圖像增強(qiáng)(1)實(shí)驗(yàn)原理及方法直方圖匹配：是指使一幅圖像的直方圖變成規(guī)定形狀的直方圖而進(jìn)行的圖像增強(qiáng)方法，其目的是通過選擇不同的匹配對(duì)象對(duì)一定灰度級(jí)范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行有目的的增強(qiáng)，以突出其重點(diǎn)，達(dá)到要求的效果。由于其他圖像是經(jīng)原圖像進(jìn)行變亮變暗處理后得到且觀察發(fā)現(xiàn)原圖像效果最好，所以本題中將圖像直方圖以原圖像的直方圖為標(biāo)準(zhǔn)作變換，使兩圖像的直方圖相同和近似，從而使兩幅圖像具有類似的色調(diào)和反差，達(dá)到增強(qiáng)圖像，突出細(xì)節(jié)的目的?？衫胢atlab平臺(tái)的imhist函數(shù)分別得到原圖像與需匹配圖像的直方圖，然后利用histeq函數(shù)進(jìn)行直方圖匹配后分別畫出經(jīng)直方圖匹配的圖像及其直方圖。(2)處理結(jié)

10、果經(jīng)過直方圖匹配的citywall1,bmp經(jīng)過匹配的citywall1.bmp的直方圖經(jīng)過直方圖匹配的citywall2.bmp經(jīng)過直方圖匹配的elain1,bmp經(jīng)過直方圖匹配的elain2.bmp經(jīng)過直方圖匹配的elain3,bmp級(jí)比但配的lena1.bmp的直方圖經(jīng)過直方圖匹配的lena1.bmp2.521.510.500100200經(jīng)過匹配的lena2,bmp的直方圖經(jīng)過直方圖匹配的lena2.bmp經(jīng)過直方圖匹配的lena4.bmp經(jīng)過直方圖匹配的woman1.bmp經(jīng)Xl05配的woman1.bmp的直方圖經(jīng)過直方圖匹配的woman2.bmp(3)結(jié)果分析匹配后的圖像的直方圖分

11、布在整個(gè)空間當(dāng)中，與原圖像的直方圖形狀更為相似。匹配后的圖像對(duì)比度變大，圖像可識(shí)別性增強(qiáng)，同時(shí)細(xì)節(jié)處還能比較清晰，但也存在某些細(xì)節(jié)消失，和部分部位對(duì)比度過度增強(qiáng)導(dǎo)致些許不自然，但整體效果較好。由此可知，直方圖匹配能夠用已知的模板或者是預(yù)想達(dá)到的直方圖去匹配處理的圖像，使處理后的圖像的概率密度曲線最接近模板的概率密度曲線。從而達(dá)到直方圖匹配的目的，而最關(guān)鍵的問題是如何選定這個(gè)模板，才能達(dá)到圖像處理效果，一般可根據(jù)被處理圖像的直方圖和圖像本身的特征，經(jīng)過函數(shù)轉(zhuǎn)換得到我們需要的直方圖，或者是找一個(gè)現(xiàn)成的直方圖模板。第一個(gè)方法比較有針對(duì)性，但是技術(shù)要求比較高。第二個(gè)方法相對(duì)容易，但是處理效果一般。附錄

12、：參考文獻(xiàn)：2011.RafaelC.Gonzalez.,etal.數(shù)字圖像處理(第三版),電子工業(yè)出版社,源代碼：l.imgl.m直方圖繪制，以lena系列圖為例】I=imread('lena.bmp');subplot(2,2,1);imhist(I);title('lena.bmp的直方圖');A1,map=imread('lena1.bmp');G1=ind2gray(A1,map);subplot(2,2,2);imhist(G1);title('lena1.bmp的直方圖');A2,map=imread('le

13、na2.bmp');G2=ind2gray(A2,map);subplot(2,2,3);imhist(G2);title('lena2.bmp的直方圖');A3,map=imread('lena4.bmp');G3=ind2gray(A3,map);subplot(2,2,4);imhist(G3);title('lena4.bmp的直方圖');2.img2.m直方圖均衡，以citywall系列圖為例】I=imread('citywall.bmp');J=histeq(I);figure(1)subplot(1,2,1)

14、;imhist(J)title('經(jīng)過直方圖均衡化的citywall.bmp的直方圖');subplot(1,2,2);imshow(J)title('經(jīng)過直方圖均衡化的citywall.bmp');A,map=imread('citywall1.bmp');I=ind2gray(A,map);J=histeq(I);figure(2)subplot(1,2,1);imhist(J)title('經(jīng)過直方圖均衡化的citywall1.bmp的直方圖');subplot(1,2,2);imshow(J)title('經(jīng)過直方

15、圖均衡化的citywall1.bmp');A,map=imread('citywall2.bmp');I=ind2gray(A,map);J=histeq(I);figure(3)subplot(1,2,1);imhist(J)title('經(jīng)過直方圖均衡化的citywall2.bmp的直方圖');subplot(1,2,2);imshow(J)title('經(jīng)過直方圖均衡化的citywall2.bmp');3.img3.m直方圖均衡，以citywall系列圖為例】I=imread('citywall.bmp');hgram=imhist(I);A,map=imread('citywall1.bmp');G=ind2gray(A,map);B=histeq(G,hgram);figure(1);subplot(1,2,1);imshow(B);title('經(jīng)過直方圖匹配的citywall1.bmp');subplot(1,2,2);imhist(B);title(&