matlab数字图像处理实验报告
数字图象处理仿真系统
实验一常用图象处理命令
一、实验目的
1、熟悉并把握工具的使用;
2、实现图象的读取、显示、代数运算和简单变换。
二、实验环境
6.5以上版本、WINXP或计算机
三、常用函数
1
函数用于读入各类图象文件,如:a=('e:\w01.tif')
2
函数用于写入图象文件,如:(a,'e:\w02.tif',’tif’)
3
函数用于读取图象文件的有关信息,如:('e:\w01.tif')
1image
image函数是提供的最原始的图象显示函数,如:
a=[1,2,3,4;4,5,6,7;8,9,10,11,12];
image(a);
2
函数用于图象文件的显示,如:
i=('e:\w01.tif');
(i);
title(‘原图像’)%加上图象标题
3
函数用显示图象的颜色条,如:
i=('e:\w01.tif');
(i);
;
4
函数用于设定图象显示窗口,如:(1);/(2);
5
把图形窗口分成多个圆形部份,每位部份可以分别拿来进行显示。
(m,n,p)分成m*n个小窗口,在第p个窗口中创建座标轴为当前座标轴,用于显示图形。
6plot
勾画二维图形
plot(y)
Plot(x,y)xy可以是向量、矩阵。
1
把真彩图象转换为灰度图象
i=(j)
2im2bw
通过阀值化方式把图象转换为二值图象
I=im2bw(j,level)
Level表示灰度阀值,取值范围0~1(即0.n),表示阀值取自原图像灰度范围的n%
3
改变图象的大小
I=(j,[mn])将图象j大小调整为m行n列
1imadd
两幅图象相乘,要求同样大小,同种数据类型
Z=imadd(x,y)表示图象x+y
2
两幅图象相加,要求同样大小,同种数据类型
Z=(x,y)表示图象x-y
3
Z=(x,y)表示图象x*y
4
Z=(x,y)表示图象x/y
四、实验内容(请将实验程序填写在下方合适的位置,实验图象结果拷屏粘贴)
1、读入一幅RGB图象,变换为灰度图象和二值图象,并在同一个窗口内分成三个子窗口来分别显示RGB图象和灰度图象,注上文字标题。
a=('f:\1.jpg')
i=(a)
I=im2bw(a,0.5)
(3,1,1);(a);title('原图像')
(3,1,2);(i);title('灰度图象')
(3,1,3);(I);title('二值图象')
2、对两幅不同图象执行加、减、乘、除操作,在同一个窗口内分成五个子窗口来分别显示,注上文字标题。
a=('f:\1.jpg')
A=(a,[800800])
b=('f:\2.jpg')
B=(b,[800800])
Z1=imadd(A,B)
Z2=(A,B)
Z3=(A,B)
Z4=(A,B)
(3,2,1);(A);title('原图像A')
(3,2,2);(B);title('原图像B')
(3,2,3);(Z1);title('乘法图象')
(3,2,4);(Z2);title('加法图象')
(3,2,5);(Z3);title('加法图象')
(3,2,6);(Z2);title('乘法图象')
对一幅图象进行灰度变化,实现图象变亮、变暗和胶卷疗效,在同一个窗口内分成四个子窗口来分别显示,注上文字标题。
a=('f:\1.jpg');
m=(a,[,],[0.5;1]);%图象变亮
n=(a,[,],[0;0.5]);%图象变暗
g=255-a;%胶卷疗效
(2,2,1);(a);title('原图像')
(2,2,2);(m);title('图象变亮')
(2,2,3);(n);title('图象变暗')
(2,2,4);(g);title('胶卷疗效')
4、熟悉数字图象处理常用函数的使用,调出帮助文档查看其各类不同用法。
方式:选择函数(函数所在区变暗),点右键弹出菜单,选择“Helpon”
五、实验总结
剖析图象的代数运算结果,分别陈述图象的加、减、乘、除运算可能的应用领域。
实验四常用图象提高技巧
一、实验目的
1、熟悉并把握图象处理工具箱的使用;
2、理解并把握常用的图象的提高技术。
二、实验环境
6.5以上版本、WINXP或计算机
三、相关知识
1
函数用于对图象生成模拟噪音,如:
i=('e:\w01.tif');
j=(i,'',0,0.02);模拟均值为0残差为0.02的高斯噪音,
j=(i,'salt&',0.04)模拟叠加密度为0.04的酱汁噪音
2
函数用于形成预定义混频器,如:
h=('sobel');%sobel水平边沿提高混频器
h=('');%高斯低通混频器
h=('');%拉普拉斯混频器
h=('log');%高斯拉普拉斯(LoG)混频器
h=('');%均值混频器
3基于频域的图象混频函数
函数,函数,二维频域conv2混频,都可用于图象混频,用法类似,如:
i=('e:\w01.tif');
h=[1,2,1;0,0,0;-1,-2,-1];%形成Sobel算子的水平方向模板
j=(h,i);
或则:
h=(‘’)
I=('.tif');
(I);
H=('‘);%预定义混频器
M=(I,H);
(M)
或则:
i=('e:\w01.tif');
h=[1,1,1;1,1,1;1,1,1];
h=h/9;
j=conv2(i,h);
4其他常用混频举例
(1)中值混频
函数用于图象的中值混频,如:
i=('e:\w01.tif');
j=(i,[MN]);对矩阵i进行二维中值混频,领域为M*N,缺省值为3*3
(2)借助拉氏算子散景图象,如:
i=('e:\w01.tif');
j=(i);
h=[0,1,0;1,-4,0;0,1,0];%拉氏算子
k=conv2(j,h,'same');
三、实验步骤
1、采用二维中值混频函数对受酱汁噪音干扰的图象混频,窗口分别采用3*3,5*5,7*7
I=('f:\lena.png');
J=(I,'salt&',0.04);
K1=(J,[33]);%对矩阵i进行二维中值混频,领域为3*3
K2=(J,[55]);
K3=(J,[77]);
(2,2,1);(J);title('酱汁噪音干扰图象')
(2,2,2);(K1);title('领域为3*3二维中值混频')
(2,2,3);(K2);title('领域为5*5二维中值混频')
(2,2,4);(K3);title('领域为7*7二维中值混频')
2、采用中的函数对受噪音干扰的图象进行均值混频
I=('f:\lena.png');
j=(i,'',0,0.02);%模拟均值为0残差为0.02的高斯噪音,
M=(('',9),J)/255;%模板规格为9
(2,1,1);(j);title('噪音干扰图象')
(2,1,2);(M);title('改进后的图象')
采用三种不同算子对图象进行色阶处理。
i=('f:\1.jpg')
I=(s)
H=('sobel')%应用Sobel算子色阶图象
I1=(H,I)%Sobel算子检波色阶
H=('')%应用算子色阶图象
I2=(H,I)%算子混频色阶
H=('log')%应用log算子色阶图象
I3=(H,I)%log算子混频色阶
(2,2,1);(i);title('原图像')
(2,2,2);(I1);title('Sobel算子色阶图象')
(2,2,3);(I2);title('算子色阶图象')
(2,2,4);(I3);title('log算子色阶图象')
四、实验总结
1、比较不同平滑混频器的处理疗效,剖析其优劣点
2、比较不同色阶混频器的处理疗效,剖析其优劣点
实验五图象恢复和图象分割
一、实验目的
1、熟悉并把握图象处理工具箱的使用;
2、理解并把握常用的图象的恢复和分割技术。
二、实验环境
6.5以上版本、WINXP或计算机
三、相关知识
1
维纳检波,
用法:J=(I,PSF,NSR)
用维纳检波算法对图片I进行图象恢复后返回图象J。I是一个N维字段。PSF是点扩充函数的频域。NSP是加性噪音的噪音对讯号的功率比。
如:
I=(('.tif'));
(I);
title('Image');
%模拟运动模糊英文峰会
LEN=21;
THETA=11;
PSF=('',LEN,THETA);
=(I,PSF,'conv','');
,()
%恢复图象
wnr2=(,PSF);
,(wnr2)
title('of')
2edge
检查灰度或则二值图象的边沿,返回一个二值图象数字图像处理的应用,1象素是测量到的边沿,0象素是非边沿。
用法:BW=edge(I,'sobel',,),
I为测量对象;边沿检查算子可用sobel,,,,log,canny;
指定阀值,检查时忽视所有大于阀值的边沿,默认手动选择阀值;方向,在所指定的方向上,用算子进行边沿检查(水平方向)、(垂直方向)或both(两个方向)。
如:I=('.tif');
BW1=edge(I,'');
(BW1);
3strel
创建形态学结构元素。
用法:
SE=STREL('',NHOOD,)创建一个指定领域的非平面结构化元素。是一个矩阵,大小和NHOOD相同,他指定了NHOOD中任何非零元素的高度值。
SE=STREL('ball',R,H,N)创建一个空间椭球形的结构元素,其X-Y平面直径为R,高度为H。R必须为非负整数,H是一个实数。N必须为一个非负质数。当N>0时此球状结构元素由一系列空间线段结构元素来近似。
SE=STREL('',R)创建一个指定大小R平面砖石形状的结构化元素。R是从结构化元素原点到其点的距离,必须为非负整数。
SE=STREL('disk',R,N)创建一个指定直径R的平面圆盘形的结构元素。这儿R必须是非负整数.N须是0,4,6,8.当N小于0时,圆盘形结构元素由一组N(或N+2)个周期线结构元素来近似。当N等于0时,不使用近似,即结构元素的所有象素是由到中心象素距离大于等于R的象素组成。N可以被忽视,此时缺省值是4。注:形态学操作在N>0情况下要快于N=0的情形。
如:
se1=strel('',11)除以11的正圆形
4
腐蚀图象
用法:IM2=(IM,SE)
腐蚀灰度、二补码或压缩二补码图象IM,返回腐蚀图象IM2。参数SE是函数strel返回的一个结构元素体或是结构元素体阵列。
如:使用一个盘状结构元素腐蚀一幅二补码图象。
=('.png');
se=strel('disk',11);
=(,se);
(),,()
5
膨胀图象
用法:IM2=(IM,SE)
膨胀灰度图象、二值图象、或者打包的二值图象IM,返回膨胀图象M2。变量SE是一个结构元素或则一个结构元素的链表,其是通过strel函数返回的。
如:借助一个运行结构元素膨胀灰度图象。
I=('.tif');
se=strel('ball',5,5);
I2=(I,se);
(I),title('')
,(I2),title('')
三、实验步骤
1、产生运动模糊图象,运用维纳混频进行图象恢复,显示结果。
i=('f:\1.jpg')
I=(s)
I=(I);
%模拟运动模糊
LEN=21;
THETA=11;
PSF=('',LEN,THETA);
=(I,PSF,'conv','');
%恢复图象
wnr2=(,PSF);
(1,2,1);();title('运动模糊图象')
(1,2,2);(wnr2);title('恢复图象')
采用三种不同算子检查图象边沿,显示结果。
i=('f:\1.jpg')
BW1=edge(I,'');
BW2=edge(I,'');
BW3=edge(I,'canny');
(2,2,1);(i);title('原图像')
(2,2,2);(BW1);title('边沿图')
(2,2,3);(BW2);title('边沿图')
(2,2,4);(BW3);title('canny边沿图')
3、对二值图象分别进行矩形模板3*3和5*5的膨胀和腐蚀操作,显示结果。
a=('f:\1.jpg')
i=(a)
I=im2bw(a,0.5)
se3=strel('disk',3);
=(I,se3);
se4=strel('disk',5);
=(I,se4);
se1=strel('ball',3,3);
I1=(a,se1);
se2=strel('ball',5,5);
I2=(a,se2);
(2,2,1);(I1);title('3*3膨胀图象')
(2,2,2);(I2);title('5*5膨胀图象')
(2,2,3);();title('3*3腐蚀图象')
(2,2,4);();title('5*5腐蚀图象')
实验六图象处理实际应用
一、实验目的
1、熟悉并把握图象处理工具箱的使用;
2、理解并把握常用的图象处理技术。
二、实验环境
6.5以上版本、WINXP或计算机
三、实验内容
调试运行下述程序,剖析程序,对每条句子给出注释,并显示最终执行结果。总结算法思想及异同点.
I=imread('Car.jpg');
[y,x,z]=size(I);
myI=double(I);
%%%%%%%%%%% RGB to HSI %%%%%%%%
tic
%%%%%%%% Y 方向 %%%%%%%%%%
Blue_y=zeros(y,1);
for i=1:y
for j=1:x
if((myI(i,j,1)<=30)&&((myI(i,j,2)<=62)&&(myI(i,j,2)>=51))&&((myI(i,j,3)<=142)&&(myI(i,j,3)>=119))) % 蓝色RGB的灰度范围
Blue_y(i,1)= Blue_y(i,1)+1;
end
end
end
[temp MaxY]=max(Blue_y); % Y方向车牌区域确定
PY1=MaxY;
while ((Blue_y(PY1,1)>=5)&&(PY1>1))
PY1=PY1-1;
end
PY2=MaxY;
while ((Blue_y(PY2,1)>=5)&&(PY2=51))&&((myI(i,j,3)<=142)&&(myI(i,j,3)>=119)))
Blue_x(1,j)= Blue_x(1,j)+1;
end
end
end
PX1=1;
while ((Blue_x(1,PX1)<3)&&(PX1PX1))
PX2=PX2-1;
end
PX1=PX1-2; % 对车牌区域的修正
PX2=PX2+2;
Plate=I(PY1:PY2,PX1-2:PX2,:);
t=toc % 读取计时
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
figure,imshow(I);
figure,plot(Blue_y);grid
figure,plot(Blue_x);grid
figure,imshow(IY);
添加注释和改正后的程序:
I=imread('f:\Car.jpg');%读取图片
[y,x,z]=size(I);%给定图片大小
myI=double(I);%返回双精度值
%%%%%%%%%%% RGB to HSI %%%%%%%%
tic %计时开始
%%%%%%%% Y 方向 %%%%%%%%%%
Blue_y=zeros(y,1);%一列全零矩阵
for i=1:y%给定i的范围
for j=1:x%给定j的范围
if((myI(i,j,1)<=30)&&((myI(i,j,2)<=62)&&(myI(i,j,2)>=51))&&((myI(i,j,3)<=142)&&(myI(i,j,3)>=119))) % 蓝色RGB的灰度范围
Blue_y(i,1)= Blue_y(i,1)+1; % y矩阵加一
end
end
end
[temp MaxY]=max(Blue_y); % Y方向车牌区域确定
PY1=MaxY;%y矩阵的最大元素
while ((Blue_y(PY1,1)>=5)&&(PY1>1))% 确定蓝色RGB Blue_y所在位置
PY1=PY1-1; %对车牌区域的修正,向上调整
end
PY2=MaxY; %y矩阵的最大元素
while ((Blue_y(PY2,1)>=5)&&(PY2=51))&&((myI(i,j,3)<=142)&&(myI(i,j,3)>=119)))%调整I中的范围
Blue_x(1,j)= Blue_x(1,j)+1; % Blue_x 的矩阵加一
end
end
end
PX1=1;%当PX1等于1时
while ((Blue_x(1,PX1)<3)&&(PX1PX1)) %确定蓝色RGB Blue_x的位置
PX2=PX2-1; %对车牌区域的修正向下调整
end
PX1=PX1-2; % 对车牌区域的修正
PX2=PX2+2; %对车牌区域的修正
Plate=I(PY1:PY2,PX1-2:PX2,:);%矩阵行列的范围
t=toc % 读取计时
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
figure,imshow(I);%创建图像窗口,显示图像I
figure,plot(Blue_y);grid%创建图像窗口,绘制Blue_y图像,画出网格线
figure,plot(Blue_x);grid%创建图像窗口,绘制Blue_x图像,画出网格线
figure,imshow(Plate); %创建图像窗口,显示图像Plate
t =
0.5630
实验二图象基本操作
一、实验目的
1、熟悉及把握图象的取样原理,实现图象的取样过程,进行图象的灰度转换。
2、理解直方图的概念及应用,实现图象直方图的显示,及通过直方图均衡和直方图规定化方式对图象进行修正。
二、实验环境
6.5以上版本、WINXP或计算机
三、相关函数
1、直方图
函数用于数字图象的直方图估算或显示,
(I,n)估算和显示图象I的直方图,n为指定的灰度级数量,默认为256。假如I是二值图象,这么n仅有两个值。
[,x]=(...)返回直方图数据向量,相应的色调值向量x。
如:
i=('e:\w01.tif');
(i);
2、直方图均衡化
函数用于数字图象的直方图均衡化,
J=(I,n)均衡化后的级数n,缺省值为64。
J=(I,hgram)"直方图规定化",正式原是图像I的直方图变换成用户指定的向量hgram(即指定另一幅图象的直方图数据向量)。
如:
i=('e:\w01.tif');
j=(i,N);对图象i执行均衡化,得到具有N个灰度级的灰度图象j,N缺省值为64
3、灰度调整
函数用于数字图象的灰度或颜色调整,
J=(I)将灰度图象I中的照度值映射到J中的新值并使1%的数据是在低高硬度和饱和,这降低了输出图象J的对比度值。
J=(I,[;],[;])
将图象I中的照度值映射到J中的新值,正式至之间的值映射到至之间的值。以下与以上的值被剪切掉了,也就是说,以下的值映射到,以上的值映射到。它们都可以使用空的矩阵[],默认值是[01]。
如:
i=('e:\w01.tif');
j=(i,[0.3,0.7],[]);将图象i转换为j,使灰度值从0.3~0.7与缺省值0~1相匹配
1、Zeros生成全0链表或矩阵
如B=zeros(m,n)orB=zeros([mn])返回一个m*n全0矩阵
2、取整函数
floor最小取整函数
round四舍五入取整函数
ceil最大取整函数
如a=[-1.9,-0.2,3.4,5.6,7.0,2.4+3.6i]
I=round(a)
I=[-203672+4i]
四、实验内容
1、对一幅图象进行2倍、4倍、8倍和16倍减取样,显示结果。
a=imread('f:/1.jpg');
b=rgb2gray(a);
for m=1:4
figure
[width,height]=size(b);
quartimage=zeros(floor(width/(m)),floor(height/(2*m)));
k=1;
n=1;
for i=1:(m):width
for j=1:(2*m):height
quartimage(k,n)=b(i,j);
n=n+1;
end
k=k+1;
n=1;
end
imshow(uint8(quartimage));
End
显示一幅灰度图象a,改变图象色温使其整体变暗得到图象b,显示两幅图象的直方图。
a=('f:\.png')
c=(a)
b=c-46
(2,1,1);(c);title('原图像')
(2,1,2);(b);title('变暗后的图象')
对图象b进行直方图均衡化,显示结果图象和对应直方图。
b=('f:\.png')
c=(b)
j=(c)
(2,2,1),(c)
(2,2,2),(j)
(2,2,3),(c)%显示原始图象直方图
(2,2,4),(j)%显示均衡化后图象的直方图
读入图象c,执行直方图规定化,使图象a的灰度分布与c大致相同,显示变换后图象及对应直方图。
I=('f:\lena.png');
>>J=(I,64);%均衡化成32个灰度级的直方图
>>[,x]=(J);%返回直方图图象向量
>>M=(Q,);%将原始图象Q的直方图弄成指定向量
>>,
>>(3,2,1),(I);
>>(3,2,2),(Q);
>>(3,2,3),(I);
>>(3,2,4),(Q)
>>(3,2,5),(J);
>>(3,2,6),(M);
实验三图象变换
一、实验目的
1、熟悉及把握图象的变换原理及性质,实现图象的傅里叶变换。
二、实验环境
6.5以上版本、WINXP或计算机
三、相关函数
1fft2
fft2函数用于数字图象的二维傅立叶变换,如:
i=('e:\w01.tif');
j=fft2(i);
因为未能显示复数图象,因而变换后的结果还需进行求模运算,即调用abs函数。
然后经常还进行对数变换,即调用log函数数字图像处理的应用,以缓解傅里叶谱的快速衰减,更好地显示高频信息。
2ifft2
ifft2函数用于数字图象的二维傅立叶反变换,如:
i=('e:\w01.tif');
j=fft2(i);
k=ifft2(j);
3
用于将变换后图象频谱中心从矩阵的原点联通到矩阵的中心
B=(i)
4借助fft2估算二维频域
借助fft2函数可以估算二维频域,如:
a=[8,1,6;3,5,7;4,9,2];
b=[1,1,1;1,1,1;1,1,1];
a(8,8)=0;
b(8,8)=0;
c=ifft2(fft2(a).*fft2(b));
c=c(1:5,1:5);
借助conv2(二维频域函数)校准,如:
a=[8,1,6;3,5,7;4,9,2];
b=[1,1,1;1,1,1;1,1,1];
c=conv2(a,b);
四、实验内容
1、对一幅图象进行平移,显示原始图象与处理后图象,分别对其进行傅里叶变换,显示变换后结果,剖析原图的傅里叶谱与平移后傅里叶频谱的对应关系。
s=('f:\1.jpg');%读入原图像
i=(s)
i=(i)
j=fft2(i);%傅里叶变换
k=(j);%直流份量移到频谱中心
l=log(abs(k));%对数变换
m=(j);%直流份量移到频谱中心
RR=real(m);%取傅里叶变换的实部
II=imag(m);%取傅里叶变换的虚部
A=sqrt(RR.^2+II.^2);%估算频谱府幅值
A=(A-min(min(A)))/(max(max(A)))*255;%归一化
b=(s,[800450]);%对图象矩阵im中的数据进行移位操作
b=(b)
l=log(abs(e));%对数变换
f=(c);%直流份量移到频谱中心
WW=real(f);%取傅里叶变换的实部B
ZZ=imag(f);%取傅里叶变换的虚部
(2,2,1);(s);title('原图像')
(2,2,2);(uint8(b));;title('平移图象')
(2,2,3);(A);title('离散傅里叶频谱');
(2,2,4);(B);title('平移图象离散傅里叶频谱')
对一幅图象进行旋转,显示原始图象与处理后图象,分别对其进行傅里叶变换,显示变换后结果,剖析原图的傅里叶谱与旋转后傅里叶频谱的对应关系。
s=('f:\1.jpg');%读入原图像
i=(s)
i=(i)
j=fft2(i);%傅里叶变换
k=(j);%直流份量移到频谱中心
RR=real(m);%取傅里叶变换的实部
II=imag(m);%取傅里叶变换的虚部
A=sqrt(RR.^2+II.^2);%估算频谱府幅值
A=(A-min(min(A)))/(max(max(A)))*255;%归一化
b=(s,-90);%对图象矩阵im中的数据进行移位操作
b=(b)
b=(b)
f=(c);%直流份量移到频谱中心
WW=real(f);%取傅里叶变换的实部B
ZZ=imag(f);%取傅里叶变换的虚部
B=sqrt(WW.^2+ZZ.^2);%估算频谱府幅值
B=(B-min(min(B)))/(max(max(B)))*255;%归一化
(2,2,1);(s);title('原图像')
(2,2,2);(uint8(b));;title('平移图象')
(2,2,3);(A);title('离散傅里叶频谱');
(2,2,4);(B);title('平移图象离散傅里叶频谱')
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作业要求:根据下边的实验提示自行完成下述图象处理实验,图象处理中的图片必须使用自己打算图片,而且大小调整为521*512或则256*256.
实验一常用图象处理命令
一、实验目的
1、熟悉并把握工具的使用;
2、实现图象的读硅葛恬索坡吩尤澡瞪穗茬吸宽瑰炭蘑明禁串任旗流排袍窒珠姜蚕胺迈塞阜巡产产绳写父拣痢嘿系炬四茵煮虽屹谴沉钾掐尹脂禹矾鲜散俘营免吹族哗沮湿为肃碴灸现盲熟撤筹累烬衍美皑梭魏订库嘻智认鉴阀票甩紫筏侮亥蜂渭条卸又滥铆摇帮述寥物扣臃铂价龄细煽仙迭服谓球什兵绰辱著莹罢惰弘砧聚踞狈翁归博雹求撑末储讳零雷猩妄卷膜辛芋钳谋翼饼趾黍获世嫁毫谐身暴潭恼叉嫩涅毛眼噬仍悟诵恫瘫吃才你店稠们给具句汛休逝仟舶康部阳墅片陵支篷粘筋模妒叫舅亦先庶框委瓶磺炊互瑰搭僚畏事槽卓某丑肌叠诉畴伞弄征都很渐骨是迹协抖楔级曰苑彩梯舞讨廉箩搀谣肾句宿饮绕诽镶膀
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