光电图像处理实验
实验 1 离散图像的傅立叶变换
选题意义： 傅立叶变换是数字图像处理中应用最广的一种变换，其中图像增强、图像复原 和图像分析与描述等，每一类处理方法都要用到图像变换，尤其是图像的傅立
叶变换。
要 求：结合相关课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。
实验目的： （1）计算离散图像的傅立叶变换
（2）掌握图像的傅立叶频谱图及离散傅立叶变换性质。
实验原理： 二维傅立叶变换的 Matlab 实现，是利用图像处理软件对给出的图像进行傅立 叶变换处理。在 Matlab 中，函数 fft2表示二维傅立叶变换，函数 ifft2 则表
示二维傅立叶反变换。
实验仪器及设备：(1) 微型计算机
(2) Matlab图像处理软件。
实验内容及步骤：(1)利用 Matlab 图像处理软件进行离散图像傅立叶变换，如给出一幅图 像（w01.tif），其傅立叶变换程序如下：
i=imread('w01.tif'); %装入原始图像
figure(1);
imshow(i); %显示原始图像
colorbar;
j=fft2(i); %进行傅立叶变换
k=fftshift(j);
figure(2);
l=log(abs(k));
imshow( l , [ ] ); %显示傅立叶变换图像
colorbar
结果显示如下图所示：
（2）分析图像的傅立叶频谱图；
（3）自行设计一幅图像，验证离散傅立叶变换的性质，如：
频谱图中高频分量迅速衰减，可分离性，平移，周期性与共轭对称性，旋 转、线性和比例性，平均值。下图是 X，Y 平移后傅立叶图。
原始图像 原始图像的傅立叶谱
X 轴平移图像 X 轴平移图像的傅立叶谱
Y 轴平移图像 Y 轴平移图像的傅立叶谱
预习要求： 光电图像处理中的第 4 章图像的傅立叶变换；Matlab 图像处理软件，设 计程序。
诞生的反义词实验报告： 整理程序、数据，分析实验结果。
思考题：描述空间频率的概念。
实验 2 修改直方图图像增强
选题意义： 图像增强是数字图像处理过程中常采用的一种方法，为了改善视觉效果或便于 人和机器对图像的理解和分析， 根据图像的特点或存在的问题采取的改善方法或加强特征的 措施称为图像增强。图像增强处理是改变图像视觉效果的手段，增强后的图像便于对它的后 续处理。
物业案例要 求： 结合相关课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。
实验目的： （1）掌握图像的直方图；
（2）掌握图像的对比度；
（3）掌握图像的直方图均衡化增强。
26个字母读音
实验原理：图像增强的 Matlab 实现，是利用图像处理软件对给出的图像进行处理。在 Matlab 中，imhist( )函数计算并产生图像的直方图，imadjust( )函数可以实现图像线性 变换对比度增强；histeq( )函数是计算图像的直方图均化的函数。
实验仪器及设备：(1) 微型计算机；
(2) Matlab 图像处理软件。
实验内容及步骤：(1) 读入一幅图像，使用 imhist()函数产生图像的直方图，分析它的直 方图分布及反映图像的特点；
(2) 读入一幅图像，使用 imadjust( )函数产生图像的对比度图，并使用
imhist( )函数产生两个图像的直方图，分析图像对比度变化后的效
果；
(3) 读入一幅图像，使用 histeq ( )函数均衡化图像，分析变化后图像
的效果。
预习要求： 光电图像处理中的第 6 章图像增强，6-1，6-2；设计程序。
实验报告： 整理程序、数据，分析实验结果。
思考题： 如何对图像进行对数变换。
实验 3 图像的平滑处理
选题意义： 图像平滑处理是改善图像视觉效果的手段，同时平滑处理能抑制图像具有的寄
生噪声，而这些噪声通常呈高频性质。用于图像平滑处理的主要技术体现在空域中的点操作 和频域中的低通滤波。
要 求：结合相关课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。
实验目的： （1）掌握图像加入噪声的方法；
（2）掌握图像的线性滤波；
（3）掌握图像的中值滤波。
实验原理： 图像平滑处理的 Matlab 实现，是利用图像处理软件对给出的图像加入给定的 噪声并进行滤波处理。在 Matlab 中，imnoi( )函数是模拟噪声生成函数，线性滤波是产 生一个滤波模板，如：h=[1,1,1;1,1,1;1,1,1]，并对模板归一化处理，用 conv2( )二维卷 积函数对图像滤波；medfilt2( ) 函数是用于中值滤波。
实验仪器及设备：(1) 微型计算机；
(2) Matlab图像处理软件。
实验内容及步骤：(1) 读入一幅图像，使用 imnoi( )函数产生图像噪声；如：
怎么清理电脑c盘空间j= imnoi(i,’gaussian’,0,0.02)，产生高斯噪声；分析它的直 方图分布及反映图像的特点；
(2) 对加入噪声的图像使用线性滤波，分析图像前后变化；
(3) 对加入噪声的图像使用中值滤波，分析图像前后变化。
预习要求：光电图像处理中的第 6 章图像增强，6-3；设计程序。
实验报告：整理程序、数据，分析实验结果。
思考题： 自适应滤波方法。
实验 4 图像的锐化处理
选题意义： 图像锐化处理是改善图像视觉效果的手段，同时能对图像的轮廓或边缘进行增 强，用于图像锐化处理的主要技术体现在空域中的点操作和频域中的高通滤波。
要 求： 结合相关课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。
实验目的： （1）掌握梯度算子对图像的锐化方法；
（2）掌握拉氏算子对图像的锐化方法。
实验原理： 在 Matlab 中，利用 sobel 算子对图像进行滤波，filter2( ) 函数是基于卷积 的图像滤波函数，其格式为：b= filter2( )，fspecial( )函数是用于创建预定义的滤波算 子，其格式为：h=fspecial( )；
实验仪器及设备：(1) 微型计算机;
(2) Matlab图像处理软件。
实验内容及步骤：
(1) 读入一幅图像，产生 sobel 算子，利用 filter2( )函数产生锐化图像，如：
h=fspecial(‘sobel’);
j= filter2(h,I);
imshow(j);
分析锐化后图像；如何插入分隔符
(2) 读入一幅图像，产生拉普拉斯算子，如：
i=imread('w01.tif')
I=doubole(i);
h=[0,1,0;1,-4,0;0,1,0]
j= conv2(I,h,’same’);
k=I-j;
imshow(k,[ ]);
分析锐化后图像。
预习要求：光电图像处理中的第6 章图像增强，6-4；设计程序。
实验报告： 整理程序、数据，分析实验结果。
思考题： 考虑其它算子对图像进行锐化。
附：Matlab 常用图像操作
一 读写图像文件
1 imread
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imread 函数用于读入各种图像文件，如：a=imread('e:\w01.tif')
注：计算机E 盘上要有 w01 相应的.tif文件。
2 imwrite
imwrite函数用于写入图像文件，如：imwrite(a,'e:\w02.tif',’tif’) 3 imfinfo
imfinfo函数用于读取图像文件的有关信息，如：imfinfo('e:\w01.tif')
二 图像的显示
1 image
image 函数是 MATLAB 提供的最原始的图像显示函数，如：
a=[1,2,3,4;4,5,6,7;8,9,10,11,12];
image(a);
2 imshow
imshow 函数用于图像文件的显示，如：
i=imread('e:\w01.tif');
imshow(i);
3 colorbar
colorbar函数用显示图像的颜色条，如：
i=imread('e:\w01.tif');
imshow(i);
colorbar;
4 figure
figure 函数用于设定图像显示窗口，如：figure(1)； / figure(2)；
三 图像的变换
1 fft2
fft2 函数用于数字图像的二维傅立叶变换，如：
i=imread('e:\w01.tif');
j=fft2(i);
2 ifft2
茭白怎么吃ifft2 函数用于数字图像的二维傅立叶反变换，如：
i=imread('e:\w01.tif');
j=fft2(i);
k=ifft2(j);
3 利用 fft2 计算二维卷积
利用 fft2 函数可以计算二维卷积，如:
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a=[8,1,6;3,5,7;4,9,2];
b=[1,1,1;1,1,1;1,1,1];
a(8,8)=0;
b(8,8)=0;
c=ifft2(fft2(a).*fft2(b));
c=c(1:5,1:5);
利用 conv2(二维卷积函数)校验, 如：
a=[8,1,6;3,5,7;4,9,2];
b=[1,1,1;1,1,1;1,1,1];
c=conv2(a,b);
四 模拟噪声生成函数和预定义滤波器
1 imnoi
imnoi函数用于对图像生成模拟噪声，如：
i=imread('e:\w01.tif');
j=imnoi(i,'gaussian',0,0.02); %模拟高斯噪声
2 fspecial
fspecial函数用于产生预定义滤波器，如：
h=fspecial('sobel'); %sobel水平边缘增强滤波器
