实 验 报 告

实验名称：图像变换及频域滤波

课程名称：数字图像处理

1.实验目的

（1）编写快速傅里叶变换算法程序，验证二维傅里叶变换的平移性和旋转不变性；

（2）实现图像频域滤波，加深对频域图像增强的理解；

（3）总结实验过程（实验报告，左侧装订）：方案、编程、调试、结果、分析、结论。

2.实验环境（软件、硬件及条件）

 WindowsXP

 Matlab 7.1

3.实验方法

    运用数字图像处理所学的图像变换及滤波知识，运用 MATLAB工具，编写程序并实现要求。

4.实验题目和分析

实验题目：

 （1）产生实验图像f1 (x, y)（128×128 大小，黑色区域灰度值为0，中心白色区域大小为16×64，灰度值等于255），用MATLAB 中的fft2 函数对其进行FFT：

① 同屏显示原图f1和FFT( f1 )的幅度谱图；

    ② 若令f2(x,y)=(-1)x+yf1(x,y) 重复以上过程，比较二者幅度谱的异同，简述理由；

③ 若将 f2 (x, y) 顺时针旋转45 度得到f3 (x, y)，试显示FFT( f3 ) 的幅度谱，并与FFT( f2 )的幅度谱进行比较。

（2）对实验图像lena.img（256×256 大小、256 级灰度）进行频域的理想低通、高通滤波，同屏显示原图、幅度谱图和低通、高通滤波的结果图。

分析：

a.先用矩阵构建图像，再对图像进行二维快速傅立叶变换，最后用MATLAB中的mesh函数显示其幅度谱图；

b.对原图像进行频谱中心化，再进行二维快速傅立叶变换显示其频谱图，与前面对比；

c.用最邻近插值法旋转图像再进行频谱中心化，显示其幅度谱图，观察幅度谱的变化；

e.用fopen函数打开lena.img图像，imshow显示原图像，mesh显示幅度谱图；f.低通滤波：图像的能量大部分集中在幅度谱的低频和中频部分，而图像的边缘和噪声对应于高频部 分。因此能降低高频成分幅度的滤波器就能减弱噪声的影响；

高通滤波：由于图像中的细节部分与其高频分量相对应，所以高通滤波可以对图像进行锐化处理。高通滤波与低通滤波相反，它是高频分量顺利通过，使低频分量受到削弱。

    对理想高通滤波后的图像用直接灰度变换方法作了灰度范围的扩展。利用循环和选择语句将距离中心点一定距离之内或之外的点置为0，然后用上述函数显示结果图。

5.实验结论

（1）构建图像幅度谱时注意mesh函数的使用，并使用代码为mesh(log(abs(filter1)+1))，否则图像经滤波后无明显变化；

（2）频谱中心化后的频谱谱中心出现峰值；观察频谱发现，频谱也随着图像顺时针旋转了45度；

（3）对图像频域进行理想低通滤波：当 R=5 时，滤波后的图像很模糊，无法分辨；当 R=11 时，滤波后的图像比较模糊，但基本能分辨出人脸的形状；当 R=24 时，滤波后的图像有些模糊，能分辨出脸上的器官轮廓，但由于理想低通滤波器在频域的锐截止特性，滤波后的图像有较明显的振铃现象；当 R=88 时，滤波后的图像比较清晰，但高频分量损失后，图像边沿与文字变的有些模糊，在图像的边框附近仍有振铃现象。

对图像频域进行理想低通滤波：当 R=2 时，滤波后的图像无直流分量，但灰度的变化部分基本上都保留了；当R=8时，滤波后的图像在文字和图像边缘部分的信息仍然保留；当R=24 时，滤波后的图像只剩下文字和白条边缘等信号突变的部分。

附件

 

第二篇：数字图像处理实验报告(四)

四数字图像处理的工程编程实现

学号：##   姓名：##

一、实验目的

1.    掌握C++Builder编程风格

2.    掌握数字图像处理工程实现的方法

3.    能对数字图像处理的结果进行分析、解释

二、实验内容

任选数字图像信号的相关知识内容，编制一基于C++Builder的数字图像处理工程。并通过自己数字图像图片验证其功能，格式为*.bmp。

三、实验原理

图像的二值化处理就是讲图像上的点的灰度置为0或255，也就是讲整个图像呈现出明显的黑白效果。即将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阀值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，特别是在实用的图像处理中，以二值图像处理实现而构成的系统是很多的，要进行二值图像的处理与分析，首先要把灰度图像二值化，得到二值化图像，这样子有利于再对图像做进一步处理时，图像的集合性质只与像素值为0或255的点的位置有关，不再涉及像素的多级值，使处理变得简单，而且数据的处理和压缩量小。为了得到理想的二值图像，一般采用封闭、连通的边界定义不交叠的区域。所有灰度大于或等于阀值的像素被判定为属于特定物体，其灰度值为255表示，否则这些像素点被排除在物体区域以外，灰度值为0，表示背景或者例外的物体区域。如果某特定物体在内部有均匀一致的灰度值，并且其处在一个具有其他等级灰度值的均匀背景下，使用阀值法就可以得到比较的分割效果。如果物体同背景的差别表现不在灰度值上（比如纹理不同），可以将这个差别特征转换为灰度的差别，然后利用阀值选取技术来分割该图像。动态调节阀值实现图像的二值化可动态观察其分割图像的具体结果。

四、实验结果分析

1、百叶窗效果进入

上图是水平百叶窗进入过程中的一张截图，百叶窗效果就是讲图像按水平方向或竖直方向分成若干组，在图像扫描时，先扫面每组的第一条线，在第一轮结束后在一次扫面每组的第二条线、第三条线……最后直到图像全部显现。

据此还可以发现，百叶窗与滚动效果实现的方法是类似的，二者都是按照一定次序显示图像当前的区域。只不过滚动是从左往右依次显示，百叶窗是分组后的依次显示。

2、雨滴效果

         雨滴效果不同于百叶窗效果，它所强调的是图像在切换时的轨迹，新的图像如雨滴般一行接着一行从“天”而降。

         雨滴效果实际上是将图像从底部开始扫描，每次只扫描一行，并且在窗体中留下改行的轨迹，看起来这一行的图像就像是雨滴一样从窗体的最上端一行接着一行“掉”下来。

3.爆炸效果

A向外爆炸

B向内爆炸

         上面两幅爆炸效果图可以得出：向外爆炸是一个用于显示图像填充矩形从窗体的正中出现，然后不断向外膨胀直到充满整个窗体；向内爆炸恰恰相反，空白区域由一个初始大小与窗体大小相等的矩形不断向中心缩小，直到全部消失。

4.图像的淡入与淡出

A淡入

B淡出

         淡入是图像从背景中逐渐显现，淡出则是图像不断地褪色，直到消失于背景之中。图像的淡入淡出有很多实现方法，比如：利用调色板、利用像素直接映射和利用位图操作。这里是利用位图像素点的RGB值的递增递减来实现。

5.边缘增强

A水平竖直

B.Laplace算子

C梯度方向

         边缘增强也是一种滤波器，因此其实现的方法也是利用卷积核。上面三种增强方式中，水平竖直方向同时增强的算子是，Laplace边缘增强算子是，梯度方向边缘增强算子是

五、实验心得

    这是最后一次实验了，尽管数字图像处理实验我们只做了四次，可是这仅有的四次，却为我们打开了一扇大门，让我们知道我们专业的发展方向是很有前途的，在做实验的这个过程中，廖老师跟我们同学之间交流谈心，也为我们解惑了许多学习上的难题，还为我们考研的同学指明了一条明亮的方向，也为我们想找工作的同学说明了现实的残酷。可以说，廖老师是我们真正的良师益友，在他身上，我深深体会到了学无止境。