湖南大學(xué)腦與認(rèn)知科學(xué)概論實(shí)驗(yàn)報(bào)告1

1、實(shí)驗(yàn)卡和實(shí)驗(yàn)報(bào)告 信息科學(xué)與工程學(xué)院課程名稱腦與認(rèn)知科學(xué)概論實(shí)驗(yàn)課時(shí)4實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱和編號(hào)CS0502501同組者 姓 名實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握利用Matlab圖像工具箱顯示直方圖的方法 2. 掌握運(yùn)用點(diǎn)操作進(jìn)行圖像處理的基本原理。 3. 進(jìn)一步理解利用點(diǎn)操作這一方法進(jìn)行圖像處理的特點(diǎn)。 4. 掌握利用Matlab圖像工具箱進(jìn)行直方圖均衡化的基本方法。實(shí)驗(yàn)環(huán)境硬件：聯(lián)想Y50計(jì)算機(jī) 軟件： WINDOWS7操作系統(tǒng) 應(yīng)用軟件：MATLAB2014A實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（1） 關(guān)于Matlab圖像工具箱的使用：matlab是基于向量的程序語言，數(shù)字圖像實(shí)際上是一組有序離散的數(shù)據(jù)，使用matlab可以對(duì)這些離

2、散數(shù)據(jù)形成的矩陣進(jìn)行一次性處理。圖像處理工具箱是由一系列支持圖像處理操作的函數(shù)組成，可以進(jìn)行多種圖像分析、處理操作，主要通過imshow調(diào)用。在以下四個(gè)問題中我們具體來看圖像工具箱的使用。（2） 利用Matlab圖像工具箱對(duì)圖像進(jìn)行點(diǎn)操作，要求完成下列3個(gè)題目中的至少2個(gè)?？紤]圖像1：灰度范圍偏小，且灰度偏低，改正之。本題考慮兩個(gè)思路，（1）考慮做均衡化操作，將圖形灰度從某個(gè)集中區(qū)間調(diào)整到平均區(qū)間上。（2）考慮對(duì)圖像作點(diǎn)操作，通過改變灰度值的權(quán)（乘以大于1的數(shù)），實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)灰度的要求?？紤]圖像2:暗處細(xì)節(jié)分辨不清，使其能看清楚。本題考慮對(duì)圖像作點(diǎn)操作，對(duì)灰度值低于一定值的點(diǎn)作調(diào)整，將其灰度值乘以

3、某一權(quán)值（大于1），再根據(jù)結(jié)果做微調(diào)即可?？紤]圖像3：亮處細(xì)節(jié)分辨不清，使其能看清楚。類似于題二的做法，對(duì)灰度值高于一定值的點(diǎn)做調(diào)整，將其灰度值乘以某一權(quán)值（小于1），再根據(jù)結(jié)果做調(diào)整即可。（3） 給出處理前后圖像的直方圖。該要求很容易滿足 ，matlab中操作為imhist函數(shù)（4） 利用MatLab圖像處理工具箱中函數(shù)對(duì)以上圖像進(jìn)行直方圖均衡化操作，觀察結(jié)果。如果一副圖像的像素占有很多的灰度級(jí)而且分布均勻，那么這樣的圖像往往有高對(duì)比度和多變的灰度色調(diào)。直方圖均衡化就是一種能僅靠輸入圖像直方圖信息自動(dòng)達(dá)到這種效果的變換函數(shù)。它的基本思想是對(duì)圖像中像素個(gè)數(shù)多的灰度級(jí)進(jìn)行展寬，而對(duì)圖像中像素個(gè)數(shù)

4、少的灰度進(jìn)行壓縮，從而擴(kuò)展像原取值的動(dòng)態(tài)范圍，提高了對(duì)比度和灰度色調(diào)的變化，使圖像更加清晰。在Matlab中，直方圖均衡化的實(shí)現(xiàn)由工具箱中的函數(shù)histeq實(shí)現(xiàn)，該函數(shù)的語法為g = histeq(f, nlev)思考題：1點(diǎn)操作能完成哪些圖像增強(qiáng)功能？點(diǎn)操作可以通過數(shù)值上的操作，完成對(duì)灰度值的調(diào)整，包括增強(qiáng)或減弱圖像的亮度、對(duì)比度，以及對(duì)圖像作均衡化處理。2 直方圖均衡化后直方圖為何并不平坦？為何灰度級(jí)會(huì)減少？由于離散圖像的直方圖也是離散的，其灰度累積分布函數(shù)是一個(gè)不減的階梯函數(shù)。如果映射后的圖像仍然能取到所有灰度級(jí)，則不發(fā)生任何變化。如果映射的灰度級(jí)小于256，變換后的直方圖會(huì)有某些灰度級(jí)

5、空缺。即調(diào)整后灰度級(jí)的概率基本不能取得相同的值，故產(chǎn)生的直方圖不完全平坦。前述變換生成一幅圖像，該圖像的灰度級(jí)較為均衡化，且覆蓋了整個(gè)范圍0, 1。灰度級(jí)均衡化處理的最終結(jié)果是一幅擴(kuò)展了動(dòng)態(tài)范圍的圖像，它具有較高的對(duì)比度。注意，該變換只不過是一個(gè)累積分布函數(shù)（CDF）基本思想是把原始圖的直方圖變換為均與分布的形式，這樣就增加了象素灰度值的動(dòng)態(tài)范圍從而達(dá)到增強(qiáng)圖象整體對(duì)比度的效果。實(shí)驗(yàn)步驟方 法關(guān)鍵代碼考慮圖像1：灰度范圍偏小，且灰度偏低，改正之。本題考慮兩個(gè)思路，（1）考慮做均衡化操作，將圖形灰度從某個(gè)集中區(qū)間調(diào)整到平均區(qū)間上。（2）考慮對(duì)圖像作點(diǎn)操作，通過改變灰度值的權(quán)（乘以大于1的數(shù)），實(shí)

6、現(xiàn)增強(qiáng)灰度的要求。思路一 均衡化操作 代碼如下：clear all;close all;I=imread('1.png'); A=rgb2gray(I);%轉(zhuǎn)化為灰度圖subplot(221);%畫兩行兩列第一個(gè)圖imshow(A);%顯示圖像subplot(222);%畫兩行兩列第二個(gè)圖imhist(A);%顯示直方圖subplot(223);%畫兩行兩列第三個(gè)圖B=histeq(A);%均衡化處理imshow(B);subplot(224);imhist(B);結(jié)果如下：思路二 點(diǎn)操作 代碼如下：clear all;close all;I=imread('1.png

7、'); A=rgb2gray(I);%轉(zhuǎn)化為灰度圖subplot(221);%畫兩行兩列第一個(gè)圖imshow(A);%顯示圖像subplot(222);%畫兩行兩列第二個(gè)圖imhist(A);%顯示直方圖l,h=size(A);%讀圖像大小for m=1:l%m從1到l循環(huán) for n=1:h B(m,n)=A(m,n)*1.3+20;%A圖的所有灰度值乘以1.3加20之后的圖 endendsubplot(223);%畫兩行兩列第三個(gè)圖imshow(B);%顯示點(diǎn)操作后B的圖像subplot(224);%畫兩行兩列第四個(gè)圖imhist(B);%顯示操作后的直方圖由以上二圖可以看出，均衡

8、化操作和點(diǎn)操作都很好的完成了要求。考慮圖像2:暗處細(xì)節(jié)分辨不清，使其能看清楚。本題考慮對(duì)圖像作點(diǎn)操作，對(duì)灰度值低于一定值的點(diǎn)作調(diào)整，將其灰度值乘以某一權(quán)值（大于1），再根據(jù)結(jié)果做微調(diào)即可。思路一 首先我們還是考慮類似題一的方法做均衡化操作，則結(jié)果不盡人意，代碼略去不表。結(jié)果如下：可以看出使用這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)是它對(duì)處理的數(shù)據(jù)不加選擇，它可能會(huì)增加背景雜訊的對(duì)比度并且降低有用信號(hào)的對(duì)比度。所以我們不考慮均衡化操作。思路二 考慮點(diǎn)操作 代碼如下：clc;clear all;B1=imread('2.png');B2=rgb2gray(B1);%轉(zhuǎn)化為灰度圖C,K=size(B2);

9、%讀取圖像大小for i=1:Cfor j=1:K if B2(i,j)<50%當(dāng)B點(diǎn)灰度值小于30時(shí) A(i,j)=1.5*B2(i,j);%B所有灰度值乘以1.5 else A(i,j)=B2(i,j);%不滿足則不做操作 endendendsubplot(221)%畫兩行兩列第一個(gè)圖 imshow(B1);subplot(223)%畫兩行兩列第三個(gè)圖 imshow(A);subplot(222)%畫兩行兩列第二個(gè)圖 imhist(B2);subplot(224)%畫兩行兩列第四個(gè)圖 imhist(A);結(jié)果如下：可以看出，點(diǎn)操作很好的完成了題目要求，暗處圖形得以分辨?？紤]圖像3：亮

10、處細(xì)節(jié)分辨不清，使其能看清楚。類似于題二的做法，對(duì)灰度值高于一定值的點(diǎn)做調(diào)整，將其灰度值乘以某一權(quán)值（小于1），再根據(jù)結(jié)果做調(diào)整即可。類似以上兩題，我們還是先做均衡化處理，代碼略去不表，只看結(jié)果如下：可以看出結(jié)果也不是那么令人滿意，所以我們不考慮均衡化操作。下面考慮點(diǎn)操作。clc;clear all;B1=imread('3.png');B2=rgb2gray(B1);C,K=size(B2);for i=1:Cfor j=1:K if B2(i,j)>200%當(dāng)B點(diǎn)像素值大于200時(shí) A(i,j)=0.95*B2(i,j);%B所有灰度值乘以0.95 else A(i,

11、j)=B2(i,j); endendendsubplot(221)%畫兩行兩列第一個(gè)圖 imshow(B1);subplot(223)%畫兩行兩列第三個(gè)圖 imshow(A);subplot(222)%畫兩行兩列第二個(gè)圖 imhist(B2);subplot(224)%畫兩行兩列第四個(gè)圖 imhist(A);圖形如下：過亮的地方得以分辨，點(diǎn)操作較好地完成了要求。測(cè)試記錄分 析結(jié) 論考慮圖1，原圖直方圖的灰度范圍較小，作均衡化處理后灰度范圍增大。同時(shí)，點(diǎn)操作也可以完成對(duì)灰度范圍的擴(kuò)大。兩種處理方式處理先后圖片對(duì)比，較暗的原圖片明顯變亮，顯得更清晰。兩種方式都較好地完成了要求?？紤]圖2，局部較暗處分辨不清，考慮對(duì)圖像作點(diǎn)操作，對(duì)灰度值低于一定值的點(diǎn)作調(diào)整，將其灰度值乘以某一權(quán)值（大于1），以顯示圖片較暗處的細(xì)節(jié)。圖片處理前后對(duì)比，較暗處細(xì)節(jié)較為清晰。而作均衡化的結(jié)果不那么令人滿意。只有點(diǎn)操作較好地完成了要求?？紤]圖3，局部較亮處分辨不清，類似于題二的做法，對(duì)灰度值高于一定值的點(diǎn)做調(diào)整，將其灰度值乘以某一權(quán)值（小于1），以顯示圖片較亮處的細(xì)節(jié)。圖片處理前后對(duì)比，較亮處細(xì)節(jié)較為清晰。而作均衡化的結(jié)果不那么令人滿意。只有點(diǎn)操作較好地完成了要求。小 結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在編程上，均衡化操作較簡(jiǎn)單，但是只能處理特定情況的圖形，而且很容易受到干擾。相