數(shù)字圖象處理作業(yè)1

1、數(shù)字圖象處理作業(yè)1姓名：學號：班級：上交日期：2015.12.31摘要在數(shù)字圖象處理中Matlab是一款強大的工具，通過學習Matlab可以更方便的處理圖像，本次學習包括：計算圖像的均方誤差、信噪比、峰值信噪比、平均絕對誤差，改變圖像尺寸大小，使圖像平滑，進行雙線性插值，直方圖均衡化處理等。技術(shù)路線Task1均方誤差（Mean Squared Error, MSE）是衡量“平均誤差”的一種較方便的方法，可以評價數(shù)據(jù)的變化程度。均方根誤差是均方誤差的算術(shù)平方根。公式為：信噪比（Signal-to-noise ratio，縮寫為SNR或S/N）應該等于信號與噪聲的功率譜之比，但通常功率譜難以計算，

2、有一種方法可以近似估計圖象信噪比，即信號與噪聲的方差之比，公式為：峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio），一種評價圖像的客觀標準。psnr一般是用于最大值信號和背景噪音之間的一個工程項目。公式為：平均絕對誤差（Mean absolute error）是所有單個觀測值與算術(shù)平均值的偏差的絕對值的平均。與平均誤差相比，平均絕對誤差由于離差被絕對值化，不會出現(xiàn)正負相抵消的情況，因而，平均絕對誤差能更好地反映預測值誤差的實際情況。公式為：Task2通過兩種方法調(diào)整圖像分辨率，直接消除像素，先平滑圖像處理，再消除像素。處理給定的測試圖像縮小的系數(shù):2:1,4:1,8:1和16

3、:1。圖像平滑（image smoothing）是一種重要的數(shù)字圖像預處理技術(shù)，其主要目的是為了減少噪聲對后期圖像處理的影響。一個較好的去噪平滑處理方法應該既能消除圖像噪聲，又不使圖像邊緣、輪廓和線條變模糊，這是數(shù)字圖像平滑處理要追求的目標。Task3通過雙線性插值和像素重復來放大圖像處理task2中的圖像。 雙線性插值（bilinear interpolation）：?。▁，y）點周圍的4鄰點，在y方向（或x方向）內(nèi)插兩次，再在x方向（或y方向）內(nèi)插一次，得到（x，y）點的值f（x，y）Task4直方圖均衡化（histogram equalization）：如果一副圖像的像素占有很多的灰度級

4、而且分布均勻，那么這樣的圖像往往有高對比度和多變的灰度色調(diào)。直方圖均衡化就是一種能僅靠輸入圖像直方圖信息自動達到這種效果的變換函數(shù)。它的基本思想是對圖像中像素個數(shù)多的灰度級進行展寬，而對圖像中像素個數(shù)少的灰度進行壓縮，從而擴展像原取值的動態(tài)范圍，提高了對比度和灰度色調(diào)的變化，使圖像更加清晰。結(jié)果討論Task1采用生成一個0-0.1之間的隨機數(shù)作為椒鹽噪聲的參數(shù)，本次生成的含有椒鹽噪聲圖像的MSE為: 32.145，SNR為:81.5886dB，PSNR為:33.0597dB，MAE為:7.089，椒鹽噪聲在圖像中表現(xiàn)很突出。Task2采用4*4的平滑濾波器對圖像做均值濾波處理，使得圖像模糊，模

5、糊縮小后的圖像看上去似乎比未經(jīng)均值濾波的有點暗。Task3通過雙線性插值和像素重復來放大圖像處理task2中的圖像。各個圖像的MSE和PSNR的結(jié)果如下：生成的圖3-1的MSE為:5.0234， PSNR為:41.0867dB生成的圖3-2的MSE為:5.9237，PSNR為:40.3707dB生成的圖3-3的MSE為:9.2112， PSNR為:38.4535dB生成的圖3-4的MSE為:10.0898， PSNR為:38.0578dB生成的圖3-5的MSE為:14.0742，PSNR為:36.6124dB生成的圖3-6的MSE為:15.0645，PSNR為:36.3171dB生成的圖3-7

6、的MSE為:20.2609， PSNR為:35.0301dB生成的圖3-8的MSE為:21.3567， PSNR為:34.8013dB經(jīng)過雙線性插值多數(shù)情況下應該優(yōu)于復制像素，但是也可能會有一些情況產(chǎn)生相反的結(jié)果，從圖中似乎也能看出一些微妙的差別。處理圖像需要往往還是要人們對比一些方法，來選擇較為合適的方法。Task4圖像的DN值只集中在某一個區(qū)域的圖像可能難以區(qū)分其中的東西，但經(jīng)過直方圖均衡化處理后的圖像可視性得到提高，更容易區(qū)分一些原本看似相似的東西。結(jié)果Task1圖1-1 Lena原始灰度圖圖1-2 添加一個0-0.1的隨機數(shù)的椒鹽噪聲后的圖片Task2 圖2-1直接縮小為256*256

7、 圖2-2先光滑后縮小為256*256 圖2-3直接縮小為128*128 圖2-4先光滑后縮小為128*128 圖2-5直接縮小為64*64 圖2-6先光滑后縮小為64*64 圖2-7直接縮小為32*32 圖2-8先光滑后縮小為32*32Task3圖3-1 分辨率為256*256的圖像通過像素重復恢復為512*512圖3-2 分辨率為256*256的圖像通過雙線性插值恢復為512*512圖3-3 分辨率為128*128的圖像通過像素重復恢復為512*512圖3-4 分辨率為128*128的圖像通過雙線性插值恢復為512*512圖3-5 分辨率為64*64的圖像通過像素重復恢復為512*512圖

8、3-6 分辨率為32*32的圖像通過雙線性插值恢復為512*512圖3-7 分辨率為32*32的圖像通過像素重復恢復為512*512圖3-8 分辨率為32*32的圖像通過雙線性插值恢復為512*512Task4 圖4-1原始圖像 圖4-2左圖的直方圖圖4-3經(jīng)過直方圖均衡化后的圖像 圖4-4左圖的直方圖圖4-5原始圖像 圖4-6左圖的直方圖圖4-7經(jīng)過直方圖均衡化后的圖像 圖4-8左圖的直方圖附錄Task1a=imread('C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_512.TIF');b=imnoise(a,'salt &am

9、p; pepper',rand(1,1)*0.1);imshow(b)A1=double(a);B1=double(b);m,n=size(A1);err2=0;abserr=0;A=0;for i=1:1:m, for j=1:1:n, err2=err2+(A1(i,j)-B1(i,j)2; A=A+A1(i,j)*A1(i,j); abserr=abs(A1(i,j)-B1(i,j)+abserr; endendmse=sqrt(err2/n/m);snr=10*log10(A/mse);psnr=10*log10(255-1)2/mse);mae=abserr/n/m;disp

10、('生成圖像的MSE為:',num2str(mse);disp('生成圖像的SNR為:',num2str(snr) 'dB');disp('生成圖像的PSNR為:',num2str(psnr),'dB');disp('生成圖像的MAE為:',num2str(mae);Task2a=imread('C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_512.TIF');a2=imresize(a,0.5);a4=imresize(a,0.25);a8=i

11、mresize(a,0.125);a16=imresize(a,0.0625);imwrite(a2,'C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_256.TIF');imwrite(a4,'C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_128.TIF');imwrite(a8,'C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_64.TIF');imwrite(a16,'C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖

12、象處理1lena_gray_32.TIF');h=ones(4,4)/16;b=imfilter(a,h);b2=imresize(b,0.5);b4=imresize(b,0.25);b8=imresize(b,0.125);b16=imresize(b,0.0625);imwrite(b,'C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_smooth_512.TIF');imwrite(b2,'C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_smooth_256.TIF');im

13、write(b4,'C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_smooth_128.TIF');imwrite(b8,'C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_smooth_64.TIF');imwrite(b16,'C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_smooth_32.TIF');Task3a=imread('C:Userssiyuan0zhaoDesktop數(shù)字圖象處理1lena_gray_512.T

14、IF');a2=imresize(a,0.5);a4=imresize(a,0.25);a8=imresize(a,0.125);a16=imresize(a,0.0625);c2=imresize(a2,512,NaN);c4=imresize(a4,512,NaN);c8=imresize(a8,512,NaN);c16=imresize(a16,512,NaN);d2=imresize(a2,512,NaN,'bilinear');d4=imresize(a4,512,NaN,'bilinear');d8=imresize(a8,512,NaN,&

15、#39;bilinear');d16=imresize(a16,512,NaN,'bilinear');A1=double(a);C2=double(c2);C4=double(c4);C8=double(c8);C16=double(c16);D2=double(d2);D4=double(d4);D8=double(d8);D16=double(d16);m,n=size(A1);errc2=0;errc4=0;errc8=0;errc16=0;errd2=0;errd4=0;errd8=0;errd16=0;for i=1:1:m, for j=1:1:n, er

16、rc2=errc2+(A1(i,j)-C2(i,j)2; errc4=errc4+(A1(i,j)-C4(i,j)2; errc8=errc8+(A1(i,j)-C8(i,j)2; errc16=errc16+(A1(i,j)-C16(i,j)2; errd2=errd2+(A1(i,j)-D2(i,j)2; errd4=errd4+(A1(i,j)-D4(i,j)2; errd8=errd8+(A1(i,j)-D8(i,j)2; errd16=errd16+(A1(i,j)-D16(i,j)2; endendmsec2=sqrt(errc2/n/m);msec4=sqrt(errc4/n/m

17、);msec8=sqrt(errc8/n/m);msec16=sqrt(errc16/n/m);msed2=sqrt(errd2/n/m);msed4=sqrt(errd4/n/m);msed8=sqrt(errd8/n/m);msed16=sqrt(errd16/n/m);psnrc2=10*log10(255-1)2/msec2);psnrc4=10*log10(255-1)2/msec4);psnrc8=10*log10(255-1)2/msec8);psnrc16=10*log10(255-1)2/msec16);psnrd2=10*log10(255-1)2/msed2);psnrd

18、4=10*log10(255-1)2/msed4);psnrd8=10*log10(255-1)2/msed8);psnrd16=10*log10(255-1)2/msed16);disp('生成圖像c2的MSE為:',num2str(msec2);disp('生成圖像c2的PSNR為:',num2str(psnrc2),'dB');disp('生成圖像c4的MSE為:',num2str(msec4);disp('生成圖像c4的PSNR為:',num2str(psnrc4),'dB');disp(&

19、#39;生成圖像c8的MSE為:',num2str(msec8);disp('生成圖像c8的PSNR為:',num2str(psnrc8),'dB');disp('生成圖像c16的MSE為:',num2str(msec16);disp('生成圖像c16的PSNR為:',num2str(psnrc16),'dB');disp('生成圖像d2的MSE為:',num2str(msed2);disp('生成圖像d2的PSNR為:',num2str(psnrd2),'dB');disp('生成圖像d4的MSE為:',num2str(msed4);disp('生成圖像d4的PSNR為:',num2str(psnrd4),'dB')