2013数字图像处理课程设计报告

数字图像处理课程设计报告课设题目：彩色图像增强软件学院：信息科学与工程学院专业：电子与信息工程班级：1002501姓名：曾小路学号：100250131指导教师：赵占峰哈尔滨工业大学（威海）2013年12月27日目录目录..........................................................................................................................I一.课程设计任务.......................................................................................................1二.课程设计原理及设计方案...................................................................................22.1彩色图像基础...............................................................................................22.2彩色模型.......................................................................................................2三.课程设计的步骤和结果.......................................................................................63.1采集图像.......................................................................................................63.2图像增强.......................................................................................................73.3界面设计.......................................................................................................9四.课程设计总结.....................................................................................................12五.设计体会.............................................................................................................13六.参考文献.............................................................................................................14哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-1-一.课程设计任务1.1设计内容及要求：（1）、独立设计方案，根据所学知识，对由于曝光过度、光圈过小或图像亮度不均匀等情况下的彩色图像进行增强，提高图像的清晰度（通俗地讲，就是图像看起来干净、对比度高、颜色鲜艳）。（2）、参考photoshop软件，设计软件界面，对处理前后的图像以及直方图等进行对比显示；（3）、将实验结果与处理前的图像进行比较、分析。总结设计过程所遇到的问题。1.2参考方案1、实现图像处理的基本操作学习使用matlab图像处理工具箱，利用imread（）语句读入图像，例如image=imread（flower.jpg），利用彩色图像模型转换公式，将RGB类型图像转换为HSI类型图像，显示各分量图像(如imshow（image）)，以及计算和显示各分量图像直方图。2、彩色图像增强实现对HSI彩色模型图像的I分量进行对比度拉伸或直方图均衡化等处理，提高亮度图像的对比度。对S分量图像进行适当调整，使图像色彩鲜艳或柔和。H分量保持不变。将处理后的图像转换成RGB类型图像，并进行显示。分析处理图像过程和结果存在的问题。3、参照“photoshop”软件，设计图像处理软件界面可设计菜单式界面，在功能较少的情况下，也可以设计按键式界面，视功能多少而定；参考matlab软件中GUI设计，学习软件界面的设计哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-2-二.课程设计原理及设计方案2.1彩色图像基础在图像处理中，颜色的运用主要受两个因素推动。第一，颜色是一个强有力的描绘子，它常常可简化目标物的区分及从场景中抽取目标；第二，人可以辨别几千种颜色色调和亮度，但相比之下只能辨别几十种灰度层次。第二个因素对于人工图像分析特别重要。虽然人的大脑感知和理解颜色所遵循的过程是一种生理心理现象，这一现象还未被完全了解，但颜色的物理性质可以由实验和理论结果支持的基本形式来表示。2.2彩色模型色彩模型：RGB模型、CMY模型、CMYK模型、HIS模型、HSV模型、YUV模型、YIQ模型。2.2.1RGB模型国际照明委员会（CIE）规定以蓝（435.8nm）、绿（546.1nm）和红（700nm）作为主原色。哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-3-Matlab中一幅RGB图可表示为一个M*N*3的3维矩阵。其中每一个彩色像素都在特定空间位置的彩色图像中对应红、绿、蓝3个分2.2.2HSI模型HSI模型是从人的视觉系统出发，直接使用颜色三要素色调（Hue）、饱和度（Saturation）和亮度（Intensity）来描述颜色。-亮度指人眼感觉光的明暗程度。光的能量越大，亮度越大。-色调由物体反射光线中占优势的波长决定。反映颜色的本质。-饱和度指颜色的深浅和浓淡程度，饱和度越高，颜色越深。HIS色彩空间比RGB彩色空间更符合人的视觉特性。亮度和色度具有可分离特性，使得图像处理和机器视觉中大量灰度处理算法都可在HIS彩色空间中方便使用。色调：GBGBH,360)(,其中：212))(()()]()[(21arccosBGGRGRBRGR哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-4-饱和度：),,min()(31BGRBGRS强度：)(31BGRI从HSI到RGB的转换：在[0,1]内给出HSI值，现在要在相同的值域找到RGB值，可利用H值公式。在原始分割中有3个相隔120°的扇形。从H乘以360°开始，这时色调值返回原来的[0°,360°]的范围。RGB扇区（0°≦H120°）：在H位于这一扇区时，RGB分量由下时给出：)1(SIB])60cos(cos1[HHSIR。)(3BRIGGB扇区（120°≦H240°）：如果给定的H值在这一扇区，则首先从H中减去120°，即。120HH然后RGB分量为)1(SIR])60cos(cos1[HHSIG。)(3GRIBBR扇区（240°≦H360°）：最后，如果H在这一扇区，则从H中减去240°，即。240HH哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-5-)1(SIG])60cos(cos1[HHSIB。)(3BGIR哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-6-三.课程设计的步骤和结果3.1采集图像利用imread（）语句读入图像，利用彩色图像模型转换公式，将RGB类型图像转换为HSI类型图像，显示各分量图像(如imshow（image）)，以及计算和显示各分量图像直方图。image=imread('tuxiangzq.jpg');image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image);%RGB到HSI的转换figure(1);subplot(231);imshow(H);title('HSIH分量图');subplot(232);imshow(S);title('HSIS分量图');subplot(233);imshow(I);title('HSII分量图');%画各分量的直方图subplot(234);imhist(H);title('H分量的直方图');subplot(235);imhist(S);title('S分量的直方图');subplot(236);imhist(I);title('I分量的直方图');figure(2);subplot(121);哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-7-imshow(image);title('原图');J=imadjust(I,[0.30.7],[]);subplot(122);imshow(J)%对比度增强title('增强对比度后');3.2图像增强3.2.1对I分量进行对比度拉伸对HSI彩色模型图像的I分量进行对比度拉伸，对S分量图像进行适当调整，使图像色彩鲜艳或柔和，H分量保持不变。将处理后的图像转换成RGB类型图像，并进行显示：image=imread('tuxiangzq.jpg');%采集图像image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image);%RGB到HSI的转换i2=imadjust(I,[0.30.7],[]);%对I分量进行对比度拉伸S=imadjust(S,[0.10.5],[]);%对S分量进行对比度拉伸x_hsi=cat(3,H,S,i2);哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-8-x_h_r=hsi2rgb(x_hsi);%HSI空间转换为RGB空间figureimshow(x_h_r);title('I分量均衡化');3.2.2对I分量进行均衡化I分量直方图均衡化，对S分量图像进行适当调整，使图像色彩鲜艳或柔和，H分量保持不变。将处理后的图像转换成RGB类型图像，并进行显示：image=imread('tuxiangzq.jpg');%采集图像image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image);%RGB到HSI的转换i2=histeq(I);%对I分量进行直方图均衡化，加强对比度S=imadjust(S,[0.10.5],[]);%对S分量进行对比度拉伸x_hsi=cat(3,H,S,i2);x_h_r=hsi2rgb(x_hsi);%HSI空间转换为RGB空间figureimshow(x_h_r);title('I分量均衡化');哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-9-3.3界面设计主要控件程序如下：①图像采集functionpushbuttonCJ_Callback(hObject,eventdata,handles)image=imread('tuxiangzq.jpg');image=im2double(image);axes(handles.axes1);imshow(image);title('原图');②显示各分量图像functionpushbuttonFLT_Callback(hObject,eventdata,handles)image=imread('tuxiangzq.jpg');image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image);%RGB到HSI的转换axes(handles.axes2);imshow(H);title('HSIH分量图');哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-10-%figure(2);axes(handles.axes3);imshow(S);