1、数字图像处理课程设计彩色图像增强软件数字图像处理课程设计彩色图像增强软件 作者： 日期： 数字图像处理课程设计报告课设题目：彩色图像增强软件学 院：信息与电气工程学院专 业:电子与信息工程班 级：姓 名：学 号：指导教师:2013 年12月19日 1.不要删除行尾的分节符，此行不会被打印 一. 课程设计任务（1)、独立设计方案，根据所学知识，对由于曝光过度、光圈过小或图像亮度不均匀等情况下的彩色图像进行增强，提高图像的清晰度（通俗地讲,就是图像看起来干净、对比度高、颜色鲜艳）。（2）、参考photoshop 软件，设计软件界面,对处理前后的图像以及直方图等进行对比显示;（3)、将实验结果与处理
2、前的图像进行比较、分析。总结设计过程所遇到的问题.二. 课程设计原理及设计方案1.颜色模型1) RGB模型RGB模型用三维空间中的一个点来表示某一种颜色,每个点有三个分量,分别代表该点的红、绿、蓝亮度值，亮度值限定在0,1之间。2）HIS模型HIS模型是芒赛尔(Munsell）提出的,它反映了人类的视觉系统观察颜色的方式，在艺术上经常使用HIS模型。在HIS模型中，H表示色调(Hue)，S表示饱和度（saturation)，I表示亮度(intensity,对应成像亮度和图像灰度）。这个模型的建立基于两个重要的事实：I分量与图像的彩色信息无关;H和S分量与人感受颜色的方式是紧密相联的.这些特点使
3、得HIS模型非常适合借助人的视觉系统来感知彩色特性的图像处理算法。2。颜色模型的相互转换1)RGB模型转换到HSI模型给定一幅RGB模型的图像,对任何3个0，1范围内的R，G,B值,其对应与HIS模型中的I，S，H分量分别为 I=(R+G+B）/3 S=I-3min(R,G,B）/（R+G+B） H=式中 2)HSI模型转换到RGB模型假设S和I的值在0，1之间，R、G、B的值也在0，1之间，则HIS模型转换为RGB、模型的公式分成三段，以便利用对称性.H在0。，120。之间 B=I（1S) R=I G=3I-（B+R)H在120。，240。之间 R=I（1-S） G=I B=3I-(R+G）
4、H在240.，360。之间 G=I(1S） B=I R=3I（G+B) 3)彩色图像增强实际处理时，彩色图像常用RGB模型表示,如果直接对三个分量图像进行处理，其处理过程中很可能会引起三个分量不同程度的变化，从而很可能带来颜色上很大程度的扭曲（颜色种类的改变）.因此，需要先将RGB模型转化为HIS模型，得到相关性较小的色调、色饱和度和亮度，然后仅对其中的亮度分量进行处理，在转化为RGB模型，这样就可以避免由于直接对RGB分量进行处理所产生的图像失真.4图像增强方法的分类图像增强方法可以分为两大类：空域方法和频域方法。空域法是直接对图像的像素灰度值进行操作；频域法是在图像的变换域中,对图像的变换
5、值进行操作，然后经逆变换获得所需增强的结果。5直方图均衡化和规定化灰度直方图是表示图像灰度分布情况的统计表图，在一定程度上反映了图像的特点。直方图均衡化是通过对原图像进行某种灰度映射变换，使其直方图变为均匀分布的一种灰度非线性变换方法。直方图均衡化以累积分布函数作为增强函数。直方图规定化可以突出感兴趣灰度范围,即修正直方图使其具有要求的形式，是对直方图均衡化的一种有效扩展。由此可知，直方图均衡化是直方图规定化的一种特例，即规定直方图是均匀分布。6图像平滑 图像平滑的目的是为了去除或衰减图像中的噪声和假轮廓，它可以分为空域法和频域法.1)空域法 图像平滑的空域法就是直接在空域对图像的像素灰度值进
6、行处理,以达到滤除或衰减图像中噪声的目的。空域法主要包括基于平均的方法和中值滤波法。 邻域平均法是指用某点邻域的灰度平均值来代替该点的灰度值，常用的邻域为4-邻域和8-邻域。邻域平均法算法简单，处理速度快，但是在衰减噪声的同时会使图像产生模糊。 加阈值平均法通过加门限的方法来减少邻域平均法中所产生的模糊，门限要利用经验和多次试验来获得。这种方法对抑制椒盐噪声比较有效，同时也能较好地保护仅存微小变化差别的目标物细节. 加权平均法是指利用邻域内灰度值及本点灰度的加权平均值来代替该点灰度值，这样既能平滑噪声,又能保证图像中的目标物边缘不至于模糊. 事实上，邻域平均法和加权平均法，都可归结到模板平滑法
7、中。它们都可以看作是利用模板对图像进行处理的方法,而不同形式和不同结构的模板就会形成不同的图像处理方法。 多图像平均的方法可用来消减随即噪声。同一图像的M幅经多图像平均后，图像的信号基本不变，而平均后图像中各点噪声的方差降为单幅图像中该点噪声方差的1/M。 中值滤波是一种非线性滤波方法，它是对一个含有奇数个像素的滑动窗口内的各像素灰度值大小进行排序，使其中的中间值作为窗口中心像素输出值得滤波方法；中值滤波可以克服线性滤波所带来的图像细节模糊，对于脉冲干扰及椒盐噪声的抑制效果较好,但不适合点、线。尖顶等细节较多的图像.2)频域法图像的边缘以及噪声干扰在图像的频域上都对应于高频信息，而图像的背景则
8、对应于低频信息，因此可以利用频域的低通滤波方法来滤除图像的高频成分,达到衰减噪声、平滑图像的目的，但同时也会损失边缘等有用的高频信息，而使图像变模糊。三. 课程设计的步骤和结果rgb=imread（beauty.jpg）; 读入图像rgb=im2double（rgb）； %灰度值归一化r=rgb（:，:，1)； 取出R通道颜色分量g=rgb（：,：,2）;b=rgb（:,：,3);%RGB转换为HIS颜色模式num=0。5*(r-g）+（r-b）)；den=sqrt（r-g).2+（r-b).(gb)；theta=acos（num。/(den+eps);H=theta；H(bg)=2*piH(
9、bg）；H=H/（2pi);num=min（min(r,g）,b)；den=r+g+b；den(den=0)=eps；S=1-3。*num。/den；H（S=0）=0；I=(r+g+b）/3;对H、S、I分量进行处理I1=I;plate=zeros(3,3）；for i=2:511 for j=2：511 plate=I(i-1：i+1,j-1：j+1）； data=1； for l=1:3 for k=1：3 data=data*plate(l，k）; end end I1（i,j)=data(1/9); endendI2=imadjust(I1)； 对比度拉伸S2=imadjust(S）;
10、 %对比度拉伸1-原图2-滤波后2-色调图对于色调图一般不作处理3-饱和度图饱和度进行了对比度拉伸，使色彩更加鲜艳,可以看出灰度图变量了5-亮度图对亮度图先进行了滤波，可以看出比原来图像噪声小了;然后又进行了对比度拉伸使图像对比度增强了，明暗分明6-色调直方图色度分量未处理，直方图自然一样7-饱和度直方图饱和度分量进行了对比度拉伸，可以看出直方图分布比原先离散8-亮度直方图亮度分量也进行了对比度拉伸，直方图分布离散了9-处理之后与原图处理后的图像比原先色彩艳丽，对比度强，细节损失不大四. 课程设计总结本文主要介绍了数字图像的理论知识及运用MATLAB来实现彩色图像增强的方法研究.基于彩色图像包
11、含丰富的信息,介绍了如何利用图像处理工具MATLAB来进行彩色图像增强来是有用信息加强,获得更用价值的图片和更好的视觉效果。分别从伪彩色图像增强方法和真彩色图像增强方法两方面来进行理论原理描述并给出相关的图像仿真结果。彩色图像增强还有很多的方法待去研究和改进。随着计算机处理能力的不断增强，数字图像处理学科在飞速发展的同时,也越来越广泛地向许多其他学科快速交叉渗透，使得图像作为信息获取以及信息的利用等方面也变得越来越重要。目前数字图像处理的应用越来越广泛,已经渗透到工业、医疗保健、航空航天、军事等各个领域，在国民经济中发挥越来越大的作用。如伪彩色增强应用在金相分析、医学影像、岩土图像、遥感应用等
12、。假彩色增强：主要表现在医学领域中如:肾动脉造影上的应用、乳腺肿瘤诊断上的应用等。随着彩色图像增强在各种领域的应用,彩色图像增强的前景一定会非常广阔。也会有更多更好的增强方法的出现.五. 设计体会通过这两个星期的课程设计，我学到了很多的东西，不仅巩固了我以前所学过的知识, 还让我学到很多在书本上所没有学到过的知识。 同时进一步加深了对语音信号的了解和熟练了对Matlab的使用， 让我对通信原理这门课程有了更加浓厚的兴趣. 因为以前都是基于课本上所学的理论知识，然而通过这次课程设计之后才能真正理解其意义。 在这次课程设计的过程中，我遇到不少的问题,比如刚开始，要录音的时候，没有选择正确的频率，导
13、致在运行程序的时候，无法调用声音，经过后来的改正才可以。还有刚开始由于对滤波器的滤波原理并不是很了解,于是我又翻出学过的数字信号处理课本，认真研究起各种滤波器,这才使我明白了大多数滤波器是如何工作,不再单单只是懂理论,理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论。总的来说,通过这次的课程设计我对语音信号有了全面的认识,对Matlab的知识又有了深刻的理解,让我感受到只有在充分理解课本知识的前提下，才能更好的应用这个工具。这次课程设计使我了解了MATLAB的使用方法，学会分析滤波器的优劣和性能,提高了分析和动手实践能力,同时我相信，
14、进一步加强对MATLAB的学习与研究对我今后的学习将会起到很大的帮助！六. 参考文献具体格式参考如下:1 Rafael C. Gonzalez Richard E。 Woods Digital Image Processing，Third Edition 2 许录平 数字图像处理学习指导 科学出版社3 韩晓军 数字图像处理技术与应用4 胡晓冬。董辰辉. MATLAB从入门到精通 课程设计成绩评定表设计上机验收成绩表姓名学号课题名称序号验收项目分值得分1设计内容合理、目的明确10分2实现了课程设计的基本要求，演示结果正确50分3对课程设计中所涉及的知识理解正确10分4方案正确，在基本要求基础上有改进、创新20分5界面设计合理、美观10分总分100分课程设计总评分成绩表评 定 项 目分值评分成绩1设计上机验收成绩、答辩602设计报告的规范化、参考文献充分30%3平时成绩10%总分2.不要自己写,要利用word来自动生成。详情请看最后一页
