实验四 图像增强—直方图变换

一、实验目的

1．掌握灰度直方图的概念及其计算方法；

2．熟练掌握直力图均衡化和直方图规定化的计算过程； 3．熟练掌握空域滤波中常用的平滑和锐化滤波器； 4．掌握色彩直方图的概念和计算方法 5．利用MATLAB程序进行图像增强。

二、实验原理

图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，消弱或去除某些不需要的信息的处理方法。其主要目的是处理后的图像对某些特定的应用比原来的图像更加有效。图像增强技术主要有直方图修改处理、图像平滑化处理、图像尖锐化处理和彩色处理技术等。本实验以直方图均衡化增强图像对比度的方法为主要内容，其他方法同学们可以在课后自行联系。

直方图是多种空间城处理技术的基础。直方图操作能有效地用于图像增强。除了提供有用的图像统计资料外，直方图固有的信息在其他图像处理应用中也是非常有用的，如图像压缩与分割。直方图在软件中易于计算，也适用于商用硬件设备，因此，它们成为了实时图像处理的一个流行工具。

直方图是图像的最基本的统计特征，它反映的是图像的灰度值的分布情况。直方图均衡化的目的是使图像在整个灰度值动态变化范围内的分布均匀化，改善图像的亮度分布状态，增强图像的视觉效果。灰度直方图是图像预处理中涉及最广泛的基本概念之一。

图像的直方图事实上就是图像的亮度分布的概率密度函数，是一幅图像的所有象素集合的最基本的统计规律。直方图反映了图像的明暗分布规律，可以通过图像变换进行直方图调整，获得较好的视觉效果。

直方图均衡化是通过灰度变换将一幅图像转换为另一幅具有均衡直方图，即在每个灰度级上都具有相同的象素点数的过程。

下面给出直方图均衡化增强图像对比度的MATLAB程序：

I=imread(‘pollen.jpg’); % 读入原图像

J=histeq(I); %对原图像进行直方图均衡化处理 imshow(I); %显示原图像 title(‘原图像’); %给原图像加标题名 %对原图像进行屏幕控制；显示直方图均衡化后的图像 figure;imshow(J);

%给直方图均衡化后的图像加标题名 title(‘直方图均衡化后的图像’) ;

%对直方图均衡化后图像进行屏幕控制；作一幅子图，并排两幅图的第1幅 figure; subplot(1,2,1) ;

imhist(I,64); %将原图像直方图显示为64级灰度 title(‘原图像直方图’) ; %给原图像直方图加标题名 subplot(1,2,2); %作第2幅子图

imhist(J,64) ; %将均衡化后图像的直方图显示为64级灰度 title(‘均衡变换后的直方图’) ; %给均衡化后图像直方图加标题名

处理后的图像直方图分布更均匀了，图像在每个灰度级上都有像素点。从处理前后的图像可以看出，许多在原始图像中看不清楚的细节在直方图均衡化处理后所得到的图像中都变得十分清晰。

三、实验步骤

1打开计算机，启动MATLAB程序；程序组中“work”文件夹中应有待处理的图像文件； 2调入“实验四”中获取的数字图像，并进行计算机均衡化处理； 3显示原图像的直方图和经过均衡化处理过的图像直方图。 4记录和整理实验报告

四、实验仪器

1．计算机； 2．MATLAB程序； 3．移动式存储器（软盘、U盘等）； 4．记录用的笔、纸。

五、实验报告内容

1．叙述实验过程；

2．提交实验的原始图像和结果图像。

六、思考题

1．直方图是什么概念？它反映了图像的什么信息？ 2．直方图均衡化是什么意思？它的主要用途是什么？

实验图片

Fig.1 pollen.jpg