數(shù)字圖像的頻域處理

數(shù)字圖像的頻域處理實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目名稱數(shù)字圖像的頻域處理實(shí)訓(xùn)目的1、 掌握處理的基本運(yùn)算及方法；2、 熟練掌握?qǐng)D像質(zhì)量評(píng)價(jià)的一般方法及基本評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)3、 利用MATLAB程序?qū)D像處理。4、 掌握?qǐng)D像頻域處理的基本步驟及基本的Matlab函數(shù)5、 掌握?qǐng)D像頻域處理的基本濾波器實(shí)訓(xùn)主要儀器設(shè)備、軟件等1、 PC計(jì)算機(jī)2、 MATLAB軟件/語言包括圖像處理工具箱(ImageProcessingToolbox)3、 實(shí)驗(yàn)所需要的圖片四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟第一題：1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)是圖像處理的一個(gè)重要內(nèi)容，如果圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有：均值方差設(shè)一幅圖像的灰度分布為p={p(0),p(1),…,p(L-1)}，p(g)}為灰度等于g的像素個(gè)數(shù)與總像素的比值，L為灰度級(jí)，且，該圖的灰度統(tǒng)計(jì)均值，則灰度標(biāo)準(zhǔn)差的定義為熵表現(xiàn)圖像的細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力：如果一幅圖像為，處理后(如添加噪聲、其它處理)的圖像為，則圖像的均方差(MSE)和峰值信噪比(PSNR)的計(jì)算公式為請(qǐng)輸入一幅灰度圖像，添加高斯噪聲后的圖像為，編程計(jì)算上述質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)2、實(shí)驗(yàn)代碼clccloseall;clear%userpath('G:\DigitImage\Image\');[FileName,FilePath]=uigetfile('*.jpg;*.png;*.tif;*.img;*.gif;','請(qǐng)選擇圖像數(shù)據(jù)');str=[FilePathFileName];img=imread(str);ifnumel(size(img))>2%如果是彩色圖像就轉(zhuǎn)換為灰度圖像img=rgb2gray(img);endIm=imnoise(img,'gaussian');subplot(1,2,1);imshow(img);title('原灰度圖');subplot(1,2,2);imshow(Im);title('添加高斯噪聲后');img=double(img);[m,n]=size(img);sum=0;fori=1:mforj=1:nsum=sum+img(i,j);endend%均值average=sum/(m*n);fprintf('均值為：%f\n',average);%方差sum=0;fori=1:mforj=1:nsum=sum+(img(i,j)-average)^2;endendvariance=sum/(m*n-1);fprintf('方差為：%f\n',variance);%灰度統(tǒng)計(jì)均值p=zeros(1,256);fori=1:mforj=1:np(img(i,j)+1)=p(img(i,j)+1)+1;%每個(gè)灰度值的像素個(gè)數(shù)endendp=double(p);p=p/(m*n);ga=0;fori=1:256ga=ga+(i-1)*p(i);endfprintf('灰度統(tǒng)計(jì)均值為：%f\n',ga);%灰度標(biāo)準(zhǔn)差g=0;fori=1:256g=g+abs(i-1-ga)*p(i);endg=sqrt(g);fprintf('灰度標(biāo)準(zhǔn)差為：%f\n',g);%熵en=0;fori=1:256en=en+p(i)*log2(p(i)+0.001);enden=-1*en;fprintf('熵表現(xiàn)圖像的細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力：%f\n',en);%圖像的均方差(MSE)Im=double(Im);mse=0;fori=1:mforj=1:nmse=mse+(img(i,j)-Im(i,j))^2;endendmse=mse/(m*n);fprintf('均方差（MSE）：%f\n',mse);%峰值信噪比(PSNR)psnr=10*log10(255*255/mse);fprintf('峰值信噪比(PSNR)：%f\n',psnr);3、操作結(jié)果圖一（a）.圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)圖一（b）.圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)4、結(jié)論圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)是圖像處理的一個(gè)重要內(nèi)容，不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)用于不同的場(chǎng)合。一般而言，無參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法首先對(duì)理想圖像的特征作出某種假設(shè)，再為該假設(shè)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)分析模型，最后通過計(jì)算待評(píng)圖像在該模型下的表現(xiàn)特征，從而得到圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果。第二題：1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容輸入一幅圖像，請(qǐng)?jiān)陬l域內(nèi)對(duì)圖像進(jìn)行低通濾波器的處理頻域處理的一般步驟用(-1)(x+y)乘以輸入圖像，進(jìn)行中心變換方法fftshif對(duì)1步的結(jié)果進(jìn)行FFT，得到頻域結(jié)果F(u,v)fft2用設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)移函數(shù)H(u,v)與F(u,v)進(jìn)行乘法運(yùn)算.*對(duì)3的結(jié)果進(jìn)行頻域反變換ifft2求4步計(jì)算結(jié)果的實(shí)部real用(-1)(x+y)乘以5步結(jié)果，即可得到頻域增強(qiáng)后的圖像g(x,y)fftshif理想低通濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)，其中，M和N是圖像的大小。n級(jí)Butterworth低通濾波器(BLPF)2、實(shí)驗(yàn)代碼%ILPF：clccloseall;clear%userpath('G:\DigitImage\Image\');[FileName,FilePath]=uigetfile('*.jpg;*.png;*.tif;*.img;*.gif;','請(qǐng)選擇圖像數(shù)據(jù)');str=[FilePathFileName];img=imread(str);ifnumel(size(img))>2%如果是彩色圖像就轉(zhuǎn)換為灰度圖像img=rgb2gray(img);endsubplot(221);imshow(img);title('原圖像');s=fftshift(fft2(img));subplot(223);imshow(abs(s),[]);title('圖像Fourier頻譜');subplot(224);imshow(log(abs(s)),[]);title('圖像Fourier變換取對(duì)數(shù)所得頻譜');[m,n]=size(s);m0=round(m/2);n0=round(n/2);d=20;fori=1:mforj=1:ndistance=sqrt((i-m0)^2+(j-n0)^2);ifdistance<=dh=1;elseh=0;ends(i,j)=h*s(i,j);endends=uint8(real(ifft2(ifftshift(s))));subplot(222);imshow(s);title('低通濾波結(jié)果');-------------------------------------------------------------------%BLPF:clccloseall;clear%userpath('G:\DigitImage\Image\');[FileName,FilePath]=uigetfile('*.jpg;*.png;*.tif;*.img;*.gif;','請(qǐng)選擇圖像數(shù)據(jù)');str=[FilePathFileName];img=imread(str);ifnumel(size(img))>2%如果是彩色圖像就轉(zhuǎn)換為灰度圖像img=rgb2gray(img);endsubplot(221);imshow(img);xlabel('原圖像');f=double(img);%數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換g=fft2(f);%圖像Fourier變換g=fftshift(g);%Fourier變換平移F2=log(abs(g));%對(duì)Fourier變換結(jié)果取絕對(duì)值，然后取對(duì)數(shù)subplot(222);imshow(F2,[],'InitialMagnification','fit');%將計(jì)算后的矩陣用圖像表示xlabel('(b)原始圖像的Fourier變換圖像');[N1,N2]=size(g);%Fourier變換圖像尺寸n=2;%參數(shù)賦初值d0=205;n1=round(N1/2);%數(shù)據(jù)取整n2=round(N2/2);%數(shù)據(jù)取整fori=1:N1%遍歷圖像像素forj=1:N2d=sqrt((i-n1)^2+(j-n2)^2);ifd==0h=0;elseh=1/(1+(d/d0)^(2*n));endresult(i,j)=h*g(i,j);%圖像矩陣計(jì)算處理endendF3=log(abs(result));%對(duì)Fourier變換結(jié)果取絕對(duì)值，然后取對(duì)數(shù)subplot(223);imshow(F3,'InitialMagnification','fit');xlabel('(c)濾波后的Fourier變換圖像');result=ifftshift(result);X2=ifft2(result);X3=uint8(real(X2));subplot(224);imshow(X3);xlabel('(d)Butterworth低通濾波圖像');3、操作結(jié)果ILPF：圖二（a）d=20時(shí)處理結(jié)果圖