数字图像处理实验指导书

数字图像处理实验指导书（第二版）0数字图像处理实验指导书（第二版）1目录目录..................................................................................................................................................1实验一MATLAB基本操作.........................................................................................................4实验二图像基本操作.................................................................................................................21实验三图像几何变换.................................................................................................................26实验四图像增强（1）...............................................................................................................29实验五图像增强（2）...............................................................................................................33实验六图像恢复.........................................................................................................................35实验七图像边缘检测.................................................................................................................37实验八图像分割.........................................................................................................................41实验九基于特征的图象识别.....................................................................................................43数字图像处理实验指导书（第二版）2前言图像处理实验简介对于一个图像处理系统来说，可以将流程分为三个阶段，在获取原始图像后，首先是图像预处理阶段、第二是特征抽取阶段、第三是识别分析阶段。图像预处理阶段尤为重要，如果这阶段处理不好，后面的工作根本无法展开。在实际应用中，我们的系统获取的原始图像不是完美的，例如对于系统获取的原始图像，由于噪声、光照等原因，图像的质量不高，所以需要进行预处理，以有利于提取我们感兴趣的信息。图像的预处理包括图像增强、平滑滤波、锐化等内容。图像的预处理既可以在空间域实现，也可以在频域内实现，我们的实验介绍在空间域内对图像进行点运算，它是一种既简单又重要的图像处理技术，它能让用户改变图像上像素点的灰度值，这样通过点运算处理将产生一幅新图像。从而实现图像质量的提高。一、实验课程任务与要求1.实验目的图像处理实验教学是为了将学生的计算机操作能力、分析能力、软件设计能力与应用实践结合起来，引导学生由浅入深地掌握图像处理理论与开发工具，具备实际应用的图像处理软件开发与制作基础。2.实验基本要求（以软件设计为主要表现形式）（1）上机前应准备好实验的程序设计算法描述与关键分析内容；（2）准备好程序测试数据和设备操作步骤，上机调试、运行；（3）完成每个实验后进行数据与程序对比分析；（4）递交实验结果的可执行程序、源程序并演示实验结果；（5）写出实验报告，二、实验学时安排1．实验一：MATLAB基本操作（2学时）2．实验二：图像基本操作（2学时）3．实验三：图像几何变换（2学时）4.实验四：图像增强（4学时）三、实验报告格式实验报告姓名：________________学号：_______________实验______________数字图像处理实验指导书（第二版）3实验题目：实验目的：实验内容：实验地点：实验结果：结果分析：总结：四、实验考核（1）实验预习报告；（2）实验签到；（3）上机实际操作；（4）实验设计报告；五、实验仪器设备要求（1）有快速的较高性能微机和较大内存与硬盘的设备；（2）设备数量能适应学生人数；（3）有Matlab程序设计环境；六、教材及参考书1．张志勇等.精通MATLAB6.5.北京航空航天大学出版社.2003年3月2.飞思科技产品研发中心.MATLAB6.5辅助图像处理[M].电子工业出版社.2003年1月3．章毓晋.图像工程（上下册）:图像处理与分析[M].北京:清华大学出版社,2000数字图像处理实验指导书（第二版）4实验一MATLAB基本操作初步掌握MATLAB软件的基本操作方法。1.熟悉MATLAB工作环境2.掌握MATLAB使用方法3.掌握MATLAB实用技巧4.掌握MATLAB编程认识MATLAB的工作环境MATLAB6.1启动后，产生的工作环境界面，如图1所示，包含一个工具栏、三个区域、五个工作窗口，五个工作窗口分别为资源目录窗口（LaunchPad）、工作空间浏览器（Workspace）、命令历史浏览器（CommandHistory）、当前路径浏览器（CurrentDirectory）、命令窗口（CommandWindows）。这是MATLAB启动后桌面布置方式的缺省设置。MATLAB的工作窗口是一个标准的Windows界面，用户可以利用菜单命令完成对工作窗口的操作，下面将通过命令窗口菜单栏的逐一介绍来说明这些工作窗口的用法和含义。图1.1MATLAB工作窗口（1）MATLAB菜单项MATLAB窗口从上至下：第一行是标题,第二行是菜单,第三行是常用命令的图形工具栏（为简单起见，仅介绍菜单选项）实验目的实验内容1.熟悉MATLAB1．1资源目录窗口当前路径窗口工作空间窗口命令历史窗口命令窗口数字图像处理实验指导书（第二版）5File菜单◆New：M_File打开M_文件Figure打开图形窗口◆Model打开模板◆Open打开已存在的.m文件◆CloseCommandWindow关闭命令窗口◆ImportData导入一个数据文件◆SaveWorkspaceAs…将命令窗内容保存为一个.mat文件◆SetPath…打开PathBrower窗口,可添加MATLAB的搜索路径◆Preferences设置文档的格式◆Print打印命令窗口的内容◆PrintSelection打印所选内容◆ExitMATLAB退出MATLABEdit菜单◆Undo删除上次操作◆Redo恢复上次操作◆Cut剪切◆Copy复制◆Paste粘贴◆PasteSpecia选择性粘贴◆SelectAll选择所有操作◆Delete…删除◆ClearCommandWindows清空命令窗口◆ClearCommandHistory清空历史命令◆ClearWorkspace清除工作空间的变量Wiew菜单◆DisktopLayout：Default默认布置方式◆UndockCommandWindow将命令窗口设成独立窗口◆CommandWindows打勾表示只显示命令窗口◆CommandHistory显示命令历史窗口◆CurrentDirectory显示当前路径窗口◆Workspac显示工作空间浏览器◆LaunchPad显示启动平台窗口◆Help…帮助图1.2命令窗口File菜单图1.3命令窗口Edit菜单数字图像处理实验指导书（第二版）6Windows菜单当打开多个MATLAB窗口时，此菜单可使用户方便地在打开的窗口间切换。（2）MATLAB历史命令窗口在历史窗口中记录着用户在MATLAB命令窗中所输入过的全部命令，在这个窗口中可以实现几个主要的功能是：○1单行或多行命令的复制在命令历史窗口用鼠标选定所要拷贝的命令，用右键弹出上下文菜单，选中Copy项，然后可以用Ctrl+V将其复制到命令窗口或任何地方。○2单行命令的运行选中单行命令，用右键弹出上下文菜单，选中EvaluateSelection,即会在命令窗口运行该行命令，也可直接双击该行命令，随即在命令窗口看到运行结果；○3多行命令的运行方法同于单行命令；选中多行命令，用右键弹出上下文菜单，选中EvaluateSelection,即会在命令窗口运行该多行命令；○4把多行命令写成M文件选中多行命令，用右键弹出上下文菜单，选中CreateM-File菜单项，就引出M文件编辑器，并将多行文本拷入，再利用M文件编辑器的操作保存即可。（3）MATLAB工作空间窗口Web菜单◆TheMathWorksWebSiteMathWorks公司主页◆TechnicalSupportKnowledgeBase技术支持库◆Products产品信息◆Membership是否加入MATLAB会员Help菜单◆FullProductsFamilyHelp显示所有组件的帮助◆MatlabHelp显示帮助文件◆UsingTheDesktop产品信息◆UsingtheCommandWindow是否加入MATLAB会员图1.4命令窗口View菜单图1.5命令窗口Web菜单图1.6命令窗口Help菜单图1.7历史命令窗口数字图像处理实验指导书（第二版）7又称内存浏览器，在其中保存着在命令窗口输入过的所有命令和结果，主要功能是内存变量的查阅、保存和编辑。○1点亮所要操作的变量，用右键弹出上下文菜单，可以对变量进行删除、保存、画波形等操作。（如图1.9所示）○2选中OpenSelection菜单项，则引出ArrayEditor编辑器，所点中的变量出现在该编辑器中。（如图1.10所示）○3选中GraphSelection|Special2-Dgraphis项，则得到该变量的图形（如图1.11所示）○4选中DeleteSelection项，则删除该变量。○5选中ClearWorkspace则删除全部内存变量。○6选中SaveWorkspaceAs则保存全部内存变量。○7点亮某些变量，选中SaveSelection,可以把这几个变量保存到数据文件中。（4）MATLAB当前路径窗口当前路径窗口用于随时显示系统当前目录下的MATLAB文件信息，可以通过它来管理文件，具体操作将在3.2节中介绍。图1.8Workspace窗口图1.9工作空间窗口图1.11变量b的二维波形图图1.10变量编辑窗口图1.12MATLAB当前路径窗口工作空间窗口数字图像处理实验指导书（第二版）8（5）MATLAB资源目录窗口资源目录窗口用于将当前系统中安装的所有MATLAB产品说明、演示、帮助信息的目录集成起来，方便用户查询。◆◆◆◆◆以下将通过一个简单的示例来引导读者快速地学会使用MATLAB。此例为生成一个图形sin(t)，t[0,2]。MATLAB有两种工作方式生成该图形。输入命令行方式就是在MATLAB命令窗口直接输入简单的命令并执行。（1）启动MATLAB点击屏幕上的MATLAB图标，进入MATLAB工作窗口，见图1.1，其中命令窗口是MATLAB的主窗口。（2）在