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《数字图像处理》课程上机实验指导书专业测绘工程班级学号测绘080104姓名叶娟娟指导教师王俊学期2010-2011（二）南京工业大学测绘学院2目录上机守则…………………………………………………………3上机实验注意事项………………………………………………4实验一：熟悉数字图像处理软件PhotoShop环境……………5实验二：灰度直方图统计………………………………………7实验三：图像增强………………………………………………9实验四：边缘检测……………………………………………12实验五：图像处理软件Matlab使用初步……………………15实验六、图像处理软件Matlab图像处理……………………173上机守则1.学生必须按指导教师安排的上机实验时间进入机房上机，未经许可，不得带外人进入机房。2.进入机房时必须穿上鞋套，否则不得进入机房。3.认真填写上机情况登记表，若遇计算机有异常情况，应先向老师汇报，不得擅自处理。4.遵守计算机操作规程，即开机时先开显示器再开主机；结束时须关闭计算机，关机时先通过Windows功能关闭系统，主机电源指示灯灭了以后再关闭显示器。5.禁止上机时玩游戏或从事与上机实验无关的内容。6.保持机房安静和整洁，不得携带食品、饮料进入机房，严禁随地吐痰、乱扔垃圾或杂物，禁止吸烟、大声喧哗或闲聊。7.爱护机房设施，严禁更改设置参数、添加口令或删除非本人文件。对于导致计算机不能正常工作、影响他人上机者，将取消其上机资格。8.严禁私自拆卸配件或将室内物品带出室外。一经发现，除要求按价赔偿外，将通报批评和取消其上机资格，情节严重者交有关行政部门和司法部门处理。4上机实验注意事项1、上机实验前必须阅读有关教材及本上机实验指导书，初步了解上机实验内容要求与步骤。2、严格遵守上机守则，严禁大声喧哗或玩游戏。3、认真填上机实验记录，不可潦草，填写内容包括上机实验时间、地点、实验主要内容、步骤及完成成果说明等。4、独立完成上机实验内容，实事求是，严禁抄袭他人作业。若有弄虚作假现象，该课程成绩按不及格处理。5、实验结束时，应向指导教师提交上机实验报告和有关成果，符合要求并经允许，方可关机和离开机房。6、按时上机，不准迟到、早退、旷课，有事须预先履行请假手续，征得指导教师同意后方可离开。5上机实验一、熟悉数字图像处理软件PhotoShop环境一、实验目的熟悉图像处理软件PhotoShop的界面环境，初步掌握PhotoShop主要工具、菜单命令的使用，并在此基础上理解图像处理软件应具备的基本功能。二、实验内容（2学时）：1．掌握PhotoShop安装步骤。2．熟悉PhotoShop菜单命令的使用。3．图像的显示和放大、缩小、旋转。（1）打开一幅图像文件。A.文件名.bmpB.文件名.jpgC.文件名.tif（2）显示图像。（3）改变图像的画布大小和图像大小。（4）图像旋转。4．图像文件的保存。三、实验准备1．参考书：PhotoShop软件帮助文档四、上机时间、地点1．时间：第十一周、星期五、第三－四节课2．机房：地坤机号：5其他成员：无五、实验总结及上交成果1．实验主要步骤总结1、打开一幅图像文件（A.文件名.bmp；B.文件名.jpg；C.文件名.tif）。2、显示图像，改变图像的画布大小和图像大小。3、图像旋转。4、图像文件的保存。62.实验完成情况及提交成果改变画布大小图像旋转3．疑难问题及遗留问题4．指导教师评阅7上机实验二、灰度直方图统计一、实验目的掌握灰度图像直方图的概念和计算方法，了解直方图的作用和用途。提高学生编程能力，巩固所学知识。二、实验内容（2学时）：1．利用photoshop显示图像的灰度直方图，从直方图了解图像平均明暗度和对比度等信息。三、实验步骤1.使用photoshop显示直方图：（1）点击文件→打开，打开一幅图像；（2）点击图像→直方图，显示图像的直方图；（3）对图像做增强处理，例如选择图像→调整→自动对比度，对图像进行灰度拉伸，然后再显示直方图，观察的变化。四、思考题（1）直方图可以反映图像的哪些特性？（2）如何使直方图曲线光滑？如何识别直方图的峰和谷？五、上机时间、地点1．时间：第十二周、星期五、第三－四节课2．机房：地坤机号：5其他成员：无六、实验总结及上交成果1．实验主要步骤总结1、点击文件→打开，打开一幅图像；2、点击图像→直方图，显示图像的直方图；3、对图像做增强处理，例如选择图像→调整→自动对比度，对图像进行灰度拉伸，然后再显示直方图，观察的变化。（直方图中最高的大方为峰，最低的地方为谷）82．实验完成情况及提交成果3．疑难问题及遗留问题4．指导教师评阅9上机实验三、图像增强一、实验目的掌握数字图像增强的基本原理和方法，并能运用Photoshop软件对图像进行增强操作。比较不同方法图像增强的效果，分析这些增强方法的特点。二、实验内容（4学时）：应用Photoshop软件对图像作灰度拉伸、对比度增强、直方图均衡、图像平滑、中值滤波、边缘增强、伪彩色增强、假彩色合成等。三、实习步骤1)打开一幅图像；2)灰度拉伸：①线形拉伸：在“图像→调整→色阶”中，可以通过直接设置原图像灰度值的输入范围和所需的输出范围来简单的完成某一灰度段到另一灰度段的灰度调整映射变换。②曲线拉伸：在“图像→调整→曲线”中，在弹出的“曲线”对话框中，直接用鼠标拖动改变灰度输入、输出曲线的形状就可以完成任意线形的灰度变换。3)对比度增强：对比度增强可以通过“图像→调整→亮度/对比度”来直接对原图像的亮度或对比度进行调整,观察增强处理前后图像直方图的变化。4)直方图均衡直方图均衡可调用“图像→调整→色调均化”菜单项，即可达到直方图均衡的效果。5)图像平滑①图像的3×3均匀平滑可以在“滤镜→模糊→模糊”中实现，观察处理前后图像细节和边缘的变化；也可以调用“模糊”对话框中的“高斯模糊”来观察高斯平滑处理的结果，改变半径，观察图像的变化，分析高斯平滑处理的原理。②通过“滤镜→其它→自定”菜单项调出模板对话框，可以输入自定义的平滑算子或其它增强算子，改变模板的大小和缩放比例，观察处理的效果。6)中值滤波①先使用“滤镜→杂色→添加杂色”菜单添加噪声，再使用“滤镜—杂色—中间值”中值滤波操作，设置滤波半径，观察处理结果；10②采用“添加杂色”菜单项中的均匀噪声和高斯噪声给图像添加噪声，分别使用中值滤波和均匀平滑，观察这两种处理的效果，比较它们的异同。7)边缘增强①使用“滤镜→锐化→锐化边缘”，观察图像边缘的变化，也可以使用使用“USM锐化”，“进一步锐化”等其它锐化方法。②使用“滤镜→其它→自定”调出模板对话框，使用教材中讲到的Laplace增强算子和高通滤波算子或自定义的算子，比较它们的处理效果。8)彩色增强①密度分割：打开一幅灰度（黑白）图像，使用“图像→模式→RGB颜色”将图像更改成真彩色模式，再使用“图像→调整→色调分离”对话框，输入密度分割的灰度级数（1-255），使用“图像→模式→索引颜色”将图像该成索引模式，使用“图像→模式→颜色表”对为每个灰度级定义一种颜色。②假彩色合成：假彩色图像合成是对一幅自然色彩图像或多光谱图像通过映射函数变换成新的三基色分量，使增强图像呈现出与原图像不同的彩色。打开一幅真彩色图像，选择“图像→调整→通道混合器”，设置对话框中的参数，观察处理后图像的变化，也可以使用“图像→调整→渐变映射”来处理。四、思考题1)通过实习，中值滤波和均匀平滑在去图像噪声上各有什么特点，试比较两种方法异同。2)试比较边缘检测算子Laplace、Prewitt、Sobel算子、方向算子、梯度算子的效果，总结其优缺点。3）给出伪彩色增强与假彩色合成的区别与联系。五、上机时间、地点1．时间：第十三周、星期五、第三－四节课2．机房：地坤机号：5其他成员：无六、实验总结及上交成果1．实验主要步骤总结1、打开一幅图像；2、灰度拉伸：①线形拉伸：“图像→调整→色阶”，可以通过直接设置原图像灰度值的输入范围和所需的输出范围来简单的完成某一灰度段到另一灰度段的灰度调整映射变换。②曲线拉伸：“图像→调整→曲线”，在弹出的“曲线”对话框中，直接用鼠标拖动改变灰度输入、输出曲线的形状就可以完成任意线形的灰度变换。3、对比度增强：“图像→调整→亮度/对比度”直接对原图像的亮度或对比度进行调整,观察增强处理前后图像直方图的变化。114、直方图均衡：“图像→调整→色调均化”。5、图像平滑:“滤镜→模糊→模糊”；调用“模糊”对话框中的“高斯模糊”。6、中值滤波:“滤镜→杂色→添加杂色”添加噪声，再使用“滤镜—杂色—中间值”中值滤波操作，设置滤波半径，观察处理结果；采用“添加杂色”菜单项中的均匀噪声和高斯噪声给图像添加噪声，分别使用中值滤波和均匀平滑。7、边缘增强：使用“滤镜→锐化→锐化边缘”；使用“滤镜→其它→自定”调出模板对话框。8、彩色增强：密度分割，打开一幅灰度（黑白）图像，使用“图像→模式→RGB颜色”，再使用“图像→调整→色调分离”对话框，输入密度分割的灰度级数（1-255），使用“图像→模式→索引颜色”将图像该成索引模式，使用“图像→模式→颜色表”对为每个灰度级定义一种颜色。假彩色合成：选择“图像→调整→通道混合器”，设置对话框中的参数，也可以使用“图像→调整→渐变映射”来处理。3．实验完成情况及提交成果线形拉伸曲线拉伸对比度增强直方图均衡12图像平滑中值滤波边缘增强彩色增强3．疑难问题及遗留问题4．指导教师评阅13上机实验四、边缘检测一、实验目的掌握基本的图象分割方法，观察图象分割的效果，加深对边缘检测、模板匹配、区域生长的理解。二、实验内容（4学时）：1、边缘检测2、模板匹配三、实验步骤1、边缘检测(1)在MatlabHelp菜单中,选Demos项。(2)打开Toolboxes\ImageProcessing项，选EdgeDetection，并运行。(3)选图象Blood、边缘检测方法Sobel，如图1所示。(4)按Apply键。(5)观察检测到的边界。(6)改变阈值，重做（4）-（5）。(7)选边缘检测方法Prewitt，重做（4）-（6）。(8)选边缘检测方法Roberts，重做（4）-（6）。(9)选边缘检测方法LaplacianofGaussian，重做（4）-（6）。(10)选其他图象，重做（4）-（9）。图12、模板匹配1)在Photoshop中打开一黑白灰度图象文件，如图2所示。142)在滤镜菜单其他子菜单中选自定项。3)在自定界面中输入点模板。4)按好键。5)观察处理后图象。6)在编辑菜单中选返回项，恢复原始图象。7)在滤镜菜单其他子菜单中选自定项。8)在自定界面中分别输入线模板、方向模板，重做（4）-（5）。9)在Photoshop中其他黑白灰度图象文件，重做（2）-（8）。四、上机时间、地点1．时间：第十四周、星期五、第三－四节课2．机房：地坤机号：5其他成员：无五、实验总结及上交成果1．实验主要步骤总结1、边缘检测(1)在MatlabHelp菜单中,选Demos项,打开Toolboxes\ImageProcessing项，选EdgeDetection，并运行。(2)选图象Blood、边缘检测方法Sobel,按Apply键,观察检测到的边界。(3)改变阈值，重做（4）-（5）,选边缘检测方法Prewitt，重做（4）-（6）,选边缘检测方法Roberts，重做（4）-（6）,选边缘检测方法LaplacianofGaussian，重做（4）-（6）,选其他图象，重做（4）-（9）。2、模板匹配1)在Photoshop中打开一黑白灰度图象文件，在滤镜菜单其他子菜单中选自定项,在自定界面中输入点模板,观察处理后图象。2)在编辑菜单中选返回项，恢复原始图象。153)在滤镜菜单其他子菜单中选自定项。4)在自定界面中分别输入线模板、方向模板，重做（4）-（5）。5)在Photoshop中其他黑白灰度图象文件，重做（2）-（8）。2．实验完成情况及提交成果观察检测到的边界改变阈值改变边缘检测方法模板匹配3．疑难问题及遗留