数字图像实验报告

装订线CentralSouthUniversity数字图像采集与处理实验报告书学院:信息科学与工程学院班级:自动化1204班姓名:郑彬彬学号:0909122016导师:罗三定2015年4月装订线2实验报告实验名称数字图像信号处理系信息科学与工程专业自动化班1204班姓名郑彬彬学号0909122016授课老师罗三定预定时间三、五、七、八周实验时间周三第一节实验台号8实验1PhotoShop功能操作一、目的要求1、了解数码相机基本使用。2、熟悉PHOTOSHOP在图像处理上的用途。3、掌握PHOTOSHOP一些基本的图像操作。二、实验内容1、用数码相机拍摄照片。2、将照片采集到电脑中处理。3、运用PHOTOSHOP进行图像的编辑与创作。三、实验预备知识ADOBEPHOTOSHOP是Thomas和JohnKnoll俩兄弟设计制作，而后与Adobe公司合作，于1989年推行的一个集传统的暗房技术和印前处理功能于一体的综合图像处理软件，它将设计师和使用者集于一体，给图形设计界增添了巨大的活力。位图即点阵图是由许多小方格的不同色块组成的图像，其中每一个小方格被称为像素。Photoshop是一个位图处理软件，它可以真实的再现色彩丰富的世界。由于位图文件在存储时必须记录其组成画面中每一个像素的位置、色彩等数据，因此它的文件信息量大，分辨率越高，信息量越大。装订线3分辨率就是单位（英寸）长度所含像素的多少，单位为dpi。分辨率可分为图像分辨率、输出分辨率、扫描分辨率等，分辨率是决定图像输入、输出质量高低的关键。黑白位图模式1bit表示一个图像像素；灰度位图模式用8bit表示一个图像像素；RGB真彩色位图模式用3*8bit表示一个图像像素。一个数字化图像文件，文件的大小=图像像素数×字节数/像素+文件头。在Photoshop中不能将彩色图像直接转化为黑白位图模式，必须先将此彩色图像转化为灰度模式，在转化为位图模式，转化后有几种不同的显示模式：50%阈值、图案仿色、扩散仿色和半调网屏。四、实验要求及其步骤成果1、观察图像大小（宽与高像素）。2、改变图像大小。装订线43、观察各处的RGB值、色度、亮度、饱和度的值。装订线54、单独观察红色、绿色、蓝色分量图像。红色：绿色：装订线6蓝色：5、将彩色图像转换为灰度图像，存盘后观察文件大小。6、观察图像的直方图。7、改变图像的亮度、对比度、饱和度，观察操作结果。改变亮度：装订线7改变对比度：改变饱和度：8、以不同阈值二值化图像。装订线8五、分析讨论数码相机基本使用：数码相机和传统相机在光学原理上没有什么区别，都是将被摄物体发射或反射的光线通过镜头在相机内部形成倒立的、缩小（或放大、等大）的物像。但在具体成像中则因光敏介质的不同而有所区别，传统相机使用的是分布于胶片上基于碘化银的感光化学介质。而数码相机则是采用了CCD作为记录图像的装订线9光敏介质，而CCD是通过光照的不同引起的电荷分布的不同来记录被摄物体的视觉特征。CCD生成的数字图像被传送到相机的另一块内部芯片上。该芯片负责把图像转换成相机内部存储格式（一般是压缩图像格式，比如说JPEG格式）。最后，把生成的图像保存在内部存储器中。数码相机得到的图像其实就是一个数值的集合，所以可以直接下载到计算机中进行处理。熟悉PHOTOSHOP在图像处理上的用途：集传统的暗房技术和印前处理功能于一体，将设计师和使用者集于一体。Photoshop的专长在于图像处理，而不是图形创作。图像处理是对已有的位图图像进行编辑加工处理以及运用一些特殊效果，其重点在于对图像的处理加工；图形创作软件是按照自己的构思创意，使用矢量图形等来设计图形。通过本次试验熟悉了PHOTOSHOP在图像处理上的用途，并且掌握了PHOTOSHOP一些基本的图像操作，包括图像颜色、色度、亮度、饱和度、对比度的实时观察和调整。其中重点部分在于看懂图像直方图以及二值化图像的方法和原理。灰度图片下的图像直方图横坐标从左到右表示灰度从黑（0）到白（255），纵坐标表示在该图像中某一灰度的数量。因此二值化的原理是：灰度值阈值的点显示为黑色，灰度值阈值的点显示为白色。装订线10实验2Photoshop图像处理实验一、目的要求1、了解bmp图像的数据存储形式。2、学习使用不同的滤波方法处理图像。3、掌握PHOTOSHOP一些图像增强处理方法。二、实验内容1、调入一张图片*.bmp或*.jpg。2、分别选用不同的方式进行图像处理，观察处理效果。3、运用PHOTOSHOP中模糊、锐化、涂抹、减淡和加深等工具进行图像的编辑。三、实验预备知识图像的平滑是一种使用的数字图像处理技术，其主要目的是为了减少图像的噪声，提高图像的信噪比。一般情况下，在空间域内可以用邻域平均来减少噪声；在频率域，由于噪声频谱通常多在高频段，因此可以采用各种形式的低通滤波的办法来减少噪声。平滑模板的思想是：通过一点和周围几个点的运算（通常是平均或加权平均运算）来除去突然变化的点，从而滤掉一定的噪声，但图像有一定程度的模糊。常用的图像平滑模板有：01011014010、11111018111、11111119111、111112110111、121124216121等。其中最后一个模板又常称为高斯模板，它是通过采样2维高斯函数得到的。中值滤波是一种非线性信号处理方法，其对应的滤波器是非线性滤波器。中值滤波在一定的条件下可以克服线性滤波器带来的图像细节模糊，而且对滤除脉冲干扰及图像扫描噪声最为有效。但是对于一些细节多，特别是点、线、尖顶细节多的图像不宜采用中值滤波方式。中值滤波一般采用含有奇数点的滑动窗口，将窗口中各点的灰度值的中值来代替指定点的灰度值。对于奇数点，中值是指按大小排序后，中间的数值；对于偶数个点，则是排序后中间两个点的平均值。图像的锐化处理的目的是让模糊的图像变得更加清晰。通常针对引起图像模糊的原因而进行的锐化操作属于图像复原的内容，其实质就是针对图像受到的平均或积分运算，进行逆运算（如微分运算），从而使图像变得清晰。从频谱的角度分析，图像的锐化类似装订线11于一个高通滤波器。常用的锐化模板有：010151010、111191111等。这两个模板又称为拉普拉斯模板。边缘查找又称为边缘检测，边缘是指周围像素灰度发生阶跃型或凸缘型变化的像素的集合。常用的边缘检测算子，包括Sobel、Prewitt、Krisch、Laplace算子等。分别是：121000121、101202101Sobel算子111000111、101101101Prewitt算子555303333、355305333、335305335、333305355333303555、333503553、533503533、553503333Krisch算子010141010、111181111Laplace算子PHOTOSHOP中还支持自定义的滤波器。可以在实验中自行验证。四、实验要求及其步骤成果1、分别选用以上方式进行图像处理观察处理效果。并简要叙述工作原理。方法：01011014010装订线12效果：方法：11111018111效果：方法：11111119111效果：方法：111112110111装订线13效果：方法：121124216121效果：以上五组是平滑模板，其工作原理是：通过一点和周围几个点的运算（通常是平均或加权平均运算）来除去突然变化的点，从而滤掉一定的噪声，但图像有一定程度的模糊。方法：010151010效果：装订线14方法：111191111效果：以上两组是图像的锐化，其原理是针对图像受到的平均或积分运算，进行逆运算（如微分运算），从而使图像变得清晰。从频谱的角度分析，图像的锐化类似于一个高通滤波器。方法：121000121效果：方法：101202101装订线15效果：方法：111000111效果：方法：101101101效果：方法：555303333装订线16效果：方法：355305333效果：方法：335305335效果：方法：333305355装订线17效果：方法：333303555效果：方法：333503553效果：方法：533503533装订线18效果：方法：553503333效果：方法：010141010效果：方法：111181111装订线19效果：以上十四组边缘查找又称为边缘检测，其原理是将周围像素灰度发生阶跃型或凸缘型变化的像素集合显示。2、自定义滤波器处理图像。方法：50323-29801效果：该滤波器结合了锐化和边界扫描。3、练习使用模糊、锐化、涂抹、减淡和加深等工具进行图像的编辑。上图综合使用了模糊、锐化、涂抹、减淡和加深等工具，主要对人物的背景做了模糊处理，对人物的边界进行了锐化，对面部进行了涂抹和减淡，对镜框和隐形处惊醒装订线20了加深等。五、分析讨论bmp图像的数据存储形式：结构体名称可选大小用途备注位图文件头否14字节存储位图文件通用信息仅在读取文件时有用DIB头否固定（存在7种不同版本）存储位图详细信息及像素格式紧接在位图文件后附加位掩码是3或4DWORD（12或16字节）定义像素格式仅在DIB头是BITMAPINFOHEADER时存在调色板见备注可变定义图像数据（像素数组）所用颜色色深=8时不能省略填充区A是可变结构体对齐位图头文件中像素数组偏移量的产物像素数组否可变定义实际的像素数组像素数组在BIB头和附加位掩码中定义。像素数组中每行均以4字节对齐填充区B是可变结构体对齐DIB头中ICC色彩特性数据偏移量额的产物ICC色彩特性数据是可变定义色彩特性可以包含外部文件路径，由该文件来定义色彩特性装订线21本次实验通过对不同自定义滤波器的试验掌握了图片滤镜的效果和原理。而photoshop中自带的锐化、模糊等处理实际上就是对鼠标所在的局部区域进行相对应的特定的滤波处理。试验的最后对图片进行锐、模糊、加深和减淡等综合处理，既巩固了实验中所学的知识同时将滤波处理应用到实际的图片处理当中。装订线22实验3图像处理编程实验一、目的要求1、熟悉VB或VC的基本编程方法。2、了解bmp位图文件的结构。3、掌握灰度直方图的原理及绘制过程。二、实验内容1、编程读取一张bmp图片到数组。2、显示图像数组的图像数据到屏幕。3、求取直方图4、分别编程实现实验2中图像处理方法，观察处理效果。三、实验预备知识VisualC++和VisualBasic是微软公司开发的Win32环境程序，面向对象的可视化编译系统。具有程序框架自动生成、类管理方便灵活、代码编写和界面设计集成交互操作、可开发多种程序等优点。软件本身提供丰富的关于位图操作的函数，对开发图像处理系统提供了