數(shù)字圖像處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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1、 數(shù)字圖像處理 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課設(shè)題目： 彩色圖像增強(qiáng)軟件 學(xué) 院： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子與信息工程 班 級(jí)： 1002501 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 100250131 指導(dǎo)教師： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 2013 年 12月 27日 1. 不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印 哈爾

2、濱工業(yè)大學(xué)（威海）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 目 錄 目 錄 I 一. 課程設(shè)計(jì)任務(wù) 1 二. 課程設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方案 2 2.1 彩色圖像基礎(chǔ) 2 2.2 彩色模型 2 三. 課程設(shè)計(jì)的步驟和結(jié)果 6 3.1 采集圖像 6 3.2 圖像增強(qiáng) 7 3.3 界面設(shè)計(jì) 9 四. 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 13 五. 設(shè)計(jì)體會(huì) 14 六. 參考文獻(xiàn) 15 - 15 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 一. 課程設(shè)計(jì)任務(wù) 1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求： （1） 、獨(dú)立設(shè)計(jì)方案，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，對(duì)由于曝光過度、光圈過小或圖 像亮度不均勻等情況下的彩色圖像進(jìn)行增強(qiáng)，提高圖像

3、的清晰度（通俗地講，就是圖像看起來干凈、對(duì)比度高、顏色鮮艷） 。 （2） 、參考 photoshop 軟件，設(shè)計(jì)軟件界面，對(duì)處理前后的圖像以及直方圖等進(jìn)行對(duì)比顯示； （3） 、將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與處理前的圖像進(jìn)行比較、分析。總結(jié)設(shè)計(jì)過程所遇 到的問題。 1.2參考方案 1、實(shí)現(xiàn)圖像處理的基本操作 學(xué)習(xí)使用 matlab 圖像處理工具箱，利用 imread（）語句讀入圖像，例如image=imread（flower.jpg） ，利用彩色圖像模型轉(zhuǎn)換公式，將 RGB 類型圖像轉(zhuǎn)換為 HSI 類型圖像，顯示各分量圖像(如 imshow（image）)，以及計(jì)算和顯示各分量圖

4、像直方圖。 2、彩色圖像增強(qiáng)實(shí)現(xiàn) 對(duì)HSI彩色模型圖像的I分量進(jìn)行對(duì)比度拉伸或直方圖均衡化等處理，提高亮度圖像的對(duì)比度。對(duì)S分量圖像進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使圖像色彩鮮艷或柔和。H 分量保持不變。將處理后的圖像轉(zhuǎn)換成 RGB 類型圖像，并進(jìn)行顯示。分析處理圖像過程和結(jié)果存在的問題。 3、參照“photoshop”軟件，設(shè)計(jì)圖像處理軟件界面 可設(shè)計(jì)菜單式界面，在功能較少的情況下，也可以設(shè)計(jì)按鍵式界面，視 功能多少而定；參考 matlab 軟件中 GUI 設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)軟件界面的設(shè)計(jì) 二. 課程設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方案 2.1 彩色圖像基礎(chǔ) 在圖像處理中，顏色的運(yùn)用主要

5、受兩個(gè)因素推動(dòng)。第一，顏色是一個(gè)強(qiáng)有力的描繪子，它常?？珊喕繕?biāo)物的區(qū)分及從場景中抽取目標(biāo)；第二，人可以辨別幾千種顏色色調(diào)和亮度，但相比之下只能辨別幾十種灰度層次。第二個(gè)因素對(duì)于人工圖像分析特別重要。 雖然人的大腦感知和理解顏色所遵循的過程是一種生理心理現(xiàn)象，這一現(xiàn)象還未被完全了解，但顏色的物理性質(zhì)可以由實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果支持的基本形式來表示。 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。 2.2.1 RGB模型 國際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定以藍(lán)（435.8nm）、綠（546.1nm

6、）和紅（700nm）作為主原色。 Matlab中一幅RGB圖可表示為一個(gè)M*N*3的3維矩陣。其中每一個(gè)彩色像素都在特定空間位置的彩色圖像中對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)3個(gè)分 2.2.2 HSI模型 HSI模型是從人的視覺系統(tǒng)出發(fā)，直接使用顏色三要素色調(diào)（Hue）、飽和度（Saturation）和亮度（Intensity）來描述顏色。 -亮度指人眼感覺光的明暗程度。光的能量越大，亮度越大。 -色調(diào)由物體反射光線中占優(yōu)勢的波長決定。反映顏色的本質(zhì)。 -飽和度指顏色的深淺和濃淡程度，飽和度越高，顏色越深。 HIS色彩空間比RGB彩色空間更符合人的視

7、覺特性。亮度和色度具有可分離特性，使得圖像處理和機(jī)器視覺中大量灰度處理算法都可在HIS彩色空間中方便使用。 色調(diào)： 其中： 飽和度： 強(qiáng)度： 從HSI到RGB的轉(zhuǎn)換： 在[0,1]內(nèi)給出HSI值，現(xiàn)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個(gè)相隔120的扇形。從H乘以360開始，這時(shí)色調(diào)值返回原來的[0,360]的范圍。 RGB扇區(qū)（0≦H<120）：在H位于這一扇區(qū)時(shí)，RGB分量由下時(shí)給出：

8、 GB扇區(qū)（120≦H<240）：如果給定的H值在這一扇區(qū)，則首先從H中減去120，即 然后RGB分量為 BR扇區(qū)（240≦H<360）：最后，如果H在這一扇區(qū)，則從H中減去240，即

9、 三. 課程設(shè)計(jì)的步驟和結(jié)果 3.1 采集圖像 利用 imread（）語句讀入圖像，利用彩色圖像模型轉(zhuǎn)換公式，將 RGB 類型圖像轉(zhuǎn)換為 HSI 類型圖像，顯示各分量圖像(如 imshow（image）)，以及計(jì)算和顯示各分量圖像直方圖。 image=imread(tuxiangzq.jpg); image=im2double(image); [H,S,I]=rgb2hsi(image);

10、 %RGB到HSI的轉(zhuǎn)換 figure(1); subplot(231); imshow(H); title(HSI H分量圖); subplot(232); imshow(S); title(HSI S分量圖); subplot(233); imshow(I); title(HSI I分量圖); %畫各分量的直方圖 subplot(234); imhist(H); title(H分量的直方圖); subplot(235); imhist(S); title(S分量的直方圖); subplot(236);

11、 imhist(I); title(I分量的直方圖); figure(2); subplot(121); imshow(image); title(原圖); J = imadjust(I,[0.3 0.7],[]); subplot(122); imshow(J) %對(duì)比度增強(qiáng) title(增強(qiáng)對(duì)比度后); 3.2 圖像增強(qiáng) 3.2.1 對(duì)I分量進(jìn)行對(duì)比度拉伸 對(duì)HSI彩色模型圖像的I分量進(jìn)行對(duì)比度拉伸，對(duì)S分量圖像進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使圖像色彩鮮艷或柔和，H 分量保持不變。將處理后的圖像轉(zhuǎn)換成 RGB 類型圖像，并進(jìn)行

12、顯示： image=imread(tuxiangzq.jpg); %采集圖像 image=im2double(image); [H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的轉(zhuǎn)換 i2 = imadjust(I,[0.3 0.7],[]); %對(duì)I分量進(jìn)行對(duì)比度拉伸 S=imadjust(S,[0.1 0.5],[]); %對(duì)S分量進(jìn)行對(duì)比度拉伸 x_hsi=cat(3,H,S,i2); x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI空間轉(zhuǎn)換為RGB空間 figure imshow(x_h_r); title(I分量均衡化);

13、 3.2.2 對(duì)I分量進(jìn)行均衡化 I分量直方圖均衡化，對(duì)S分量圖像進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使圖像色彩鮮艷或柔和，H 分量保持不變。將處理后的圖像轉(zhuǎn)換成 RGB 類型圖像，并進(jìn)行顯示： image=imread(tuxiangzq.jpg); %采集圖像 image=im2double(image); [H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的轉(zhuǎn)換 i2=histeq(I); %對(duì)I分量進(jìn)行直方圖均衡化，加強(qiáng)對(duì)比度 S=imadjust(S,[0.1 0.5],[]); %對(duì)S分量進(jìn)行對(duì)比度拉伸 x_hsi=cat(3,H,

14、S,i2); x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI空間轉(zhuǎn)換為RGB空間 figure imshow(x_h_r); title(I分量均衡化); 3.3 界面設(shè)計(jì) 主要控件程序如下： ①圖像采集 function pushbuttonCJ_Callback(hObject, eventdata, handles) image=imread(tuxiangzq.jpg); image=im2double(image); axes(handles.axes1); imshow(image); title(原圖); ②顯示各分量圖像 functio

15、n pushbuttonFLT_Callback(hObject, eventdata, handles) image=imread(tuxiangzq.jpg); image=im2double(image); [H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的轉(zhuǎn)換 axes(handles.axes2); imshow(H); title(HSI H分量圖); %figure(2); axes(handles.a

16、xes3); imshow(S); title(HSI S分量圖); %figure(3); axes(handles.axes4); imshow(I); title(HSI I分量圖); ③顯示各分量直方圖 function pushbuttonFLZFT_Callback(hObject, eventdata, handles) image=imread(tuxian

17、gzq.jpg); image=im2double(image); [H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的轉(zhuǎn)換 axes(handles.axes5); imhist(H); title(H分量的直方圖); axes(handles.axes6); imhist(S); title(S分量的直方圖); axes(handles.axes7); imhist(I); title(I分量的直方圖); ④圖像增強(qiáng) function pushbuttonZQ_Callback(hObject, eventdata

18、, handles) val = get(handles.popupmenuzq,value); while (val~=0) switch val case 1; image=imread(tuxiangzq.jpg); image=im2double(image); [H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的轉(zhuǎn)換 i2 = imadjust(I,[0.3 0.7],[]); %對(duì)比度拉伸

19、 S=histeq(S); x_hsi=cat(3,H,S,i2); x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI空間轉(zhuǎn)換為RGB空間 axes(handles.axes10); imshow(x_h_r); title(對(duì)比度拉伸); break; case 2; image=imread(tuxiangzq.jpg); im

20、age=im2double(image); [H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的轉(zhuǎn)換 i2=histeq(I); %對(duì)I分量進(jìn)行直方圖均衡化，加強(qiáng)對(duì)比度 S=histeq(S); x_hsi=cat(3,H,S,i2); x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI空間轉(zhuǎn)換為RGB空間 axes(handles.axes11);

21、 imshow(x_h_r); title(I分量均衡化); break; end end 效果圖如下： 四. 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 本文主要介紹了運(yùn)用MATLAB來實(shí)現(xiàn)彩色圖像增強(qiáng)的方法研究。基于彩色圖像包含豐富的信息，介紹了如何利用圖像處理工具M(jìn)ATLAB來進(jìn)行彩色圖像增強(qiáng)是有用信息加強(qiáng)，獲得更有價(jià)值的圖片和更好的視覺效果。圖像增強(qiáng)的方法有很多種，既可對(duì)圖像時(shí)域進(jìn)行處理，也可在頻域中處理。 我在上面的課設(shè)中主要對(duì)圖像的HSI圖像中的I分量和S分量進(jìn)行了處理，得到的圖像對(duì)比

22、度更強(qiáng)了，色彩更加鮮艷了。從結(jié)果分析得出對(duì)I分量進(jìn)行均衡化更能突出圖像主要內(nèi)容；對(duì)I分量進(jìn)行對(duì)比度拉伸所得圖像更加清晰一些，對(duì)S分量的調(diào)整可以改變圖像的色調(diào)。 五. 設(shè)計(jì)體會(huì) 通過此次課程設(shè)計(jì)，了解到MATLAB的諸多強(qiáng)大的數(shù)值處理功能，但是我更想說的是改變了我對(duì)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)。以前的我看到別人優(yōu)秀的設(shè)計(jì)成果，總是會(huì)心生欣羨之情，但是那時(shí)的我也僅限于此。古語云：紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。以前總是聽別人說：我們通常只是看到了別人的光鮮卻沒有看到別人的汗水。此時(shí)此刻，我才真正有點(diǎn)明白這句話的意思了。是的，設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷探索的過程，是一個(gè)不斷改進(jìn)的過程。因?yàn)槊鎸?duì)的是一個(gè)未知的世界，所以沒有

23、人告訴你應(yīng)該怎么辦，或者說你的堅(jiān)持到底會(huì)不會(huì)開花結(jié)果。但是也正是因了這個(gè)未知性，才給這個(gè)單調(diào)枯燥的設(shè)計(jì)過程增添了一份神秘，一份獨(dú)特的魅力。希望以后的我能逐步學(xué)會(huì)體驗(yàn)這份未知的美。最后，對(duì)此次課程設(shè)計(jì)中給予我無私幫助的老師，同學(xué)，我謹(jǐn)表示真摯的謝意！ 六. 參考文獻(xiàn) 1 數(shù)字圖像處理（第二版）岡薩雷斯 著，阮秋琦 阮宇智 譯 2 MATLAB數(shù)字圖像處理 .第二版 張德豐 編著 機(jī)械工業(yè)出版社 課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表 設(shè)計(jì)上機(jī)驗(yàn)收成績表 姓名 曾小路 學(xué)號(hào) 100250131 課題名稱 彩色圖像增強(qiáng)軟件 序號(hào) 驗(yàn)收項(xiàng)目 分值 得分 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容合理、目的明確 10分 2 實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)的基本要求，演示結(jié)果正確 50分 3 對(duì)課程設(shè)計(jì)中所涉及的知識(shí)理解正確 10分 4 方案正確，在基本要求基礎(chǔ)上有改進(jìn)、創(chuàng)新 20分 5 界面設(shè)計(jì)合理、美觀 10分 總分 100分 課程設(shè)計(jì)總評(píng)分成績表 評(píng) 定 項(xiàng) 目 分值 評(píng)分成績 1 設(shè)計(jì)上機(jī)驗(yàn)收成績、答辯 60% 2 設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化、參考文獻(xiàn)充分 30% 3 平時(shí)成績 10% 總分 2. 不要自己寫，要利用word來自動(dòng)生成。詳情請(qǐng)看最后一頁