第一部分 绪论
本指导书是根据《数字图像处理》课程实验教学大纲编写的，适用于电子信息工程专业。
一、 本课程实验的作用与任务
本门课是一门实践性很强的课程，故对实验环节必须充分予以重视。通过实验，培养学生的动手能力，加深对课堂所学知识的理解，掌握课堂所学知识的实际应用。
通过实验达到：
1、熟悉有关图像处理的方法。
2、熟悉MATLAB中有关图像处理的函数。
3、在MATLAB7.0环境下实现编程、调试、运行程序。
二、 本课程实验的基础知识
本课程实验的基础知识包括：图像增强中的空间域单点增强、平滑、锐化，以及图像的映射与重建等知识。
三、本课程实验教学项目及其教学要求
序 号 1 2 3 4 实验项目名称 图像灰度分段线性变换 图像直方图的均衡化 Butterworth低通滤波器 映射和重建图像 合 计 8 学 时 2 2 2 2 教学目标、要求 掌握图像灰度分段线性变换的方法，验证与巩固课堂所学内容。 掌握图像直方图均衡化的概念及计算方法，加深对教材相关内容的理解。 掌握Butterworth低通滤波的原理，会用Butterworth低通滤波器进行图像处理。 理解从投影重建图像的方法，学会使用MATLAB投影和重建的函数。
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第二部分 基本实验指导
实验一 图像灰度分段线性变换
一、 实验目的
通过实验使学生掌握图像灰度分段线性变换的方法，验证与巩固课堂所学内容。
二、 实验原理
灰度变换是一种简单而实用的方法，它可以使图像动态范围增大，图像对比度扩展，图像变清晰，特征明显，它是图像增强的重要手段之一。它可分为比例线性变换、分段线性变换和非线性灰度变换。
比例线性变换是对单波段逐个像元进行处理的，它是将原图像亮度值动态范围按线性关系式扩展到指定范围或整个动态范围。在实际运算中给定的是两个亮度区间，即要把输入图像的某个亮度值区间[a, b]扩展为输出图像的亮度值区间[a',b']。比例线性变换对图像每一个像素灰度作线性拉伸，将有效地改善图像视觉效果。
如果采用分段线性变换的方法，主要进行感兴趣区域的灰度增强，假设感兴趣区域是(a,b)，可以采用以下的分段变换公式：
??cf(x,y)?a? g(x,y)??d f(x,y)?b
?(d?c)[f(x,y)?a]a?f(x,y)?b??cb?a?三、 主要仪器及耗材
PC机 MATLAB7.x应用软件
四、 实验内容与步骤
自己选择一幅图像，根据图像分段灰度线性变换的算法，对感兴趣的(a,b)区间进行灰度变换，写出线性变换的MATLAB程序。
五、 实验注意事项
1. 实验过程中应遵守机房的相关规定，爱护计算机和公共物资，谨防损坏。
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2. 实验独立完成，实验结束后请注意保存相关信息，并退出MATLAB环境，关闭电脑并检查设备和电源。
六、 思考题
1．变换曲线是如何绘制的？
2．进行分段灰度线性变换后，感兴趣区间内的图像有什么变化？改变感兴趣区间的范围，图像有什么变化？
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实验二 图像直方图的均衡化
一、 实验目的
掌握图像直方图均衡化的概念及计算方法，加深对教材相关内容的理解。
二、 实验原理
直方图均衡化又称直方图平坦化，是将一已知灰度概率密度分布的图像，经过某种变换，变成一幅具有均匀灰度概率密度分布的新图像，其结果是扩展了像元取值的动态范围，从而达到增强图像整体对比度的效果。
设一幅图像总像元数为n，分L个灰度级，nk代表第k个灰度级rk出现的频数，则第k灰度级出现的概率为
pr(rk)=nk/n(0?rk?1, k=0,1,,L-1)
此时变换函数可表示为
sk?T(rk)??pr(rj)??j?0knj (0?rk?1,k=0,1,j?0nk,L-1)
因此，根据原图像的直方图统计值就可算出均衡化后各像元的灰度值。按上式对图像进行均衡化处理时，直方图上灰度分布较密的部分被拉伸；灰度分布稀疏的部分被压缩，从而使一幅图像的对比度在总体上得到很大的增强。如表3-1所示。
表2-1 直方图均衡化计算表
原始图灰度sk 归一化的灰度rk 原始直方图各灰度级像素nk 计算原始直方图 计算累积直方图 确定映射对应关系 新直方图各灰度级像素nk pt(tk)=nk/n 0 0 1 1/7 2 2/7 3 3/7 656 4 4/7 329 5 5/7 245 6 6/7 122 7 1 81 790 1023 850 0.19 0.25 0.21 0.16 0.08 0.06 0.03 0.02 0.19 0.44 0.65 0.81 0.89 0.95 0.98 1.00 0→1 1→3 2→5 790 0.19 3,4→6 1023 0.25 5,6,7→7 850 985 448 0.21 0.24 0.11 三、 主要仪器及耗材
PC机 MATLAB7.x应用软件
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四、 实验内容与步骤
自己选取一幅图像，进行直方图均衡化，显示原始图像和均衡化后图像，然后对原始图像和均衡化后图像进行直方图统计并显示。
五、 实验注意事项
1. 实验过程中应遵守机房的相关规定，爱护计算机和公共物资，谨防损坏。 2. 实验独立完成，实验结束后请注意保存相关信息，并退出MATLAB环境，关闭电脑并检查设备和电源。
六、 思考题
1. MATLAB是如何实现图像直方图的均衡化的？ 2. 画出直方图均衡化计算表。
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