實(shí)驗(yàn)五圖像增強(qiáng)—空域?yàn)V波

1、昆明理工大學(xué)信息工程與自動(dòng)化學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告（ 2012 2013 學(xué)年 第 二 學(xué)期 ）課程名稱(chēng)：圖形圖像處理 開(kāi)課實(shí)驗(yàn)室：信自444 2013年 5月 22日年級(jí)、專(zhuān)業(yè)、班10級(jí)計(jì)科103班學(xué)號(hào)201010405321姓名成績(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)圖像增強(qiáng)空域?yàn)V波指導(dǎo)教師劉輝教師評(píng)語(yǔ) 教師簽名： 年 月 日一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)一步了解MatLab軟件/語(yǔ)言，學(xué)會(huì)使用MatLab對(duì)圖像作濾波處理，使學(xué)生有機(jī)會(huì)掌握濾波算法，體會(huì)濾波效果。了解幾種不同濾波方式的使用和使用的場(chǎng)合，培養(yǎng)處理實(shí)際圖像的能力，并為課堂教學(xué)提供配套的實(shí)踐機(jī)會(huì)。 二、實(shí)驗(yàn)要求 (1)學(xué)生應(yīng)當(dāng)完成對(duì)于給定圖像+噪聲，使用平均濾波器、中值

2、濾波器對(duì)不同強(qiáng)度的高斯噪聲和椒鹽噪聲，進(jìn)行濾波處理；能夠正確地評(píng)價(jià)處理的結(jié)果；能夠從理論上作出合理的解釋。(2)利用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)空域?yàn)V波的程序：I=imread(electric.tif);J = imnoise(I,gauss,0.02); %添加高斯噪聲J = imnoise(I,salt & pepper,0.02); (注意空格) %添加椒鹽噪聲 ave1=fspecial(average,3); %產(chǎn)生33的均值模版ave2=fspecial(average,5); %產(chǎn)生55的均值模版K = filter2(ave1,J)/255; %均值濾波33L = filter2(a

3、ve2,J)/255; %均值濾波55M = medfilt2(J,3 3); %中值濾波33模板N = medfilt2(J,4 4); %中值濾波44模板imshow(I);figure,imshow(J);figure,imshow(K);figure,imshow(L);figure,imshow(M);figure,imshow(N);三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與軟件 (1) IBM-PC計(jì)算機(jī)系統(tǒng) (2) MatLab軟件/語(yǔ)言包括圖像處理工具箱(Image Processing Toolbox) (3) 實(shí)驗(yàn)所需要的圖片 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 a) 調(diào)入并顯示原始圖像Sample2-1.jpg

4、。b) 利用imnoise 命令在圖像Sample2-1.jpg 上加入高斯(gaussian) 噪聲 c)利用預(yù)定義函數(shù)fspecial 命令產(chǎn)生平均(average)濾波器 d）分別采用3x3和5x5的模板，分別用平均濾波器以及中值濾波器，對(duì)加入噪聲的圖像進(jìn)行處理并觀察不同噪聲水平下，上述濾波器處理的結(jié)果； e）選擇不同大小的模板，對(duì)加入某一固定噪聲水平噪聲的圖像進(jìn)行處理，觀察上述濾波器處理的結(jié)果。f）利用imnoise 命令在圖像Sample2-1.jpg 上加入椒鹽噪聲(salt & pepper)g）重復(fù)c) e）的步驟h）輸出全部結(jié)果并進(jìn)行討論。實(shí)驗(yàn)過(guò)程及截圖I=imread(3.

5、jpg);imshow(I);J = imnoise(I,gauss,0.02); %添加高斯噪聲J = imnoise(I,salt & pepper,0.02); %添加椒鹽噪聲figure,imshow(J);ave1=fspecial(average,3); %產(chǎn)生33的均值模版ave2=fspecial(average,5); %產(chǎn)生55的均值模版K = filter2(ave1,J)/255; %均值濾波33figure,imshow(K);L = filter2(ave2,J)/255; %均值濾波55figure,imshow(L);M = medfilt2(J,3 3); %

6、中值濾波33模板figure,imshow(M);N = medfilt2(J,4 4); %中值濾波44模板figure,imshow(N);五、思考題/問(wèn)答題 (1) 簡(jiǎn)述高斯噪聲和椒鹽噪聲的特點(diǎn)。高斯噪聲：高斯噪聲是n維分布都服從高斯分布的噪聲。 高斯分布，也稱(chēng)正態(tài)分布，又稱(chēng)常態(tài)分布。對(duì)于隨機(jī)變量X，其概率密度函數(shù)如圖所示。稱(chēng)其分布為高斯分布或正態(tài)分布，記為N（，2），其中為分布的參數(shù)，分別為高斯分布的期望和方差。當(dāng)有確定值時(shí)，p(x)也就確定了，特別當(dāng)=0，2=1時(shí)，X的分布為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。 椒鹽噪聲： 椒鹽噪聲又稱(chēng)脈沖噪聲，它隨機(jī)改變一些像素值，是由圖像傳感器，傳輸信道，解碼處理等產(chǎn)

7、生的黑白相間的亮暗點(diǎn)噪聲。椒鹽噪聲往往由圖像切割引起。(2) 結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，定性評(píng)價(jià)平均濾波器/中值濾波器對(duì)高斯噪聲和椒鹽噪聲的去噪效果？均值濾波器不適合去除椒鹽噪聲，經(jīng)均值濾波器濾波后仍然存在較多的噪聲；中值濾波器對(duì)椒鹽噪聲的濾除有著與生俱來(lái)的優(yōu)勢(shì)，這點(diǎn)可以從椒鹽噪聲特點(diǎn)和中值濾波定義很容易推得，觀察濾波前后的圖像，中值濾波器對(duì)椒鹽噪聲濾除的比較干凈，對(duì)于強(qiáng)度不很大的椒鹽噪聲，濾波后基本看不出噪聲點(diǎn)，但是圖像也變得很模糊了，細(xì)節(jié)信息丟失比較嚴(yán)重，其會(huì)引起圖像中諸如細(xì)線、角點(diǎn)等包含重要細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的丟失和破壞；加入椒鹽噪聲的圖像經(jīng)Butterworth低通濾波器濾波后，雖然濾除了一些噪聲點(diǎn)，但圖像

8、顯得模糊不清.(3) 結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，定性評(píng)價(jià)濾波窗口對(duì)去噪效果的影響？ 1)自適應(yīng)中值濾波后，它的去噪效果和常規(guī)中值濾波算法的去噪效果相比好了許多。不僅濾除了椒鹽噪聲,而且很好的保留了圖細(xì)節(jié)。在對(duì)具有空間密度較大的椒鹽噪聲圖進(jìn)行濾波時(shí)，自適應(yīng)中值濾波器較傳統(tǒng)中值濾波器具有很大的優(yōu)越性，在很大程度上降低了濾除噪聲和圖細(xì)節(jié)丟失之間的矛盾，對(duì)于工程實(shí)現(xiàn)有較好的理論參考價(jià)值。但對(duì)濾除圖中的高斯噪聲則沒(méi)有濾除椒鹽噪聲的效果好，濾波后圖顯得有模糊不清。 2)加權(quán)均值自適應(yīng)中值濾波器去除圖中加入的椒鹽噪聲后，圖和原圖的效果很接近，去噪性能非常好。但是，在去除高斯噪聲時(shí)，效果就沒(méi)有去除椒鹽噪聲那么好，濾波后圖有點(diǎn)模糊。 3)基于均值操作的快速自適應(yīng)濾波器在保存邊緣細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)椒鹽噪聲和高斯噪聲都有較好的抑制作用。濾波后圖的效果和原圖非常接近。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 描述實(shí)驗(yàn)的基本步驟，用數(shù)據(jù)和圖片給出各個(gè)步驟中取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行必要的討論，必須包括原始圖像及其計(jì)算/處理后的圖像。七、實(shí)驗(yàn)圖像 3.jpg八、實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解MatLab軟件/語(yǔ)言，學(xué)會(huì)使用MatLab對(duì)圖像作濾波處理，使學(xué)生有機(jī)會(huì)掌握濾波算法，并體會(huì)濾波效果。均值濾波對(duì)高斯噪聲比對(duì)椒鹽噪聲有效，明顯看到均值濾波器能很大程度上濾除高斯噪聲，濾波后圖像中的噪聲殘留不是很大