实验三 灰度变换与直方图处理
本实验是图像处理领域中的一个重要实验，旨在让学生理解图像直方图的含义、掌握 MATLAB 中灰度转换和直方图处理相关函数，以及了解直方图均衡化的实现方法。
一、灰度变换
灰度变换是图像增强技术中最简单的一类。常用的三类基本函数有线性函数、对数函数和幂次函数。灰度变换可以将图像的灰度值从一个范围映射到另一个范围，以达到图像增强的目的。
1. 图像反转：对图像进行反转变换，可以使用 MATLAB 的 imshow 函数来实现。例如，对教材中 Fig3.04(a) 的图像进行反转变换。
Image=imread('Fig3.04(a).jpg');
imshow(Image);
Image=255-double(Image); %反转
figure(2),imshow(uint8(Image));
2. 对数变换：对数变换可以使图像的灰度值从对数空间到线性空间。例如，对教材中 Fig3.05(a) 的图像进行对数变换。
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Image=imread('Fig3.05(a).jpg');
imshow(Image);
Image=log(1+double(Image)); %对数变换
figure(2),imshow(Image,[]);
3. 幂次变换：幂次变换可以使图像的灰度值从一个范围映射到另一个范围。例如，对教材中 Fig3.09(a) 的图像进行幂次变换。
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Image=imread('Fig3.09(a).jpg');
imshow(Image);
Image2=double(Image).^3.0; %γ＝3
figure(2),imshow(Image2,[]);
Image2=double(Image).^4.0;
figure(3),imshow(Image2,[]);
Image2=double(Image).^5.0;
figure(4),imshow(Image2,[]);
二、灰度直方图的显示
imhist 是 MATLAB 提供的显示图像灰度直方图的函数。可以使用 imhist 函数来显示图像的灰度直方图。
1. 显示图像的直方图：例如，显示 cameraman.tif 的直方图。
close all
x=imread('cameraman.tif');
figure
subplot(2,1,1)
imshow(x)
subplot(2,1,2)
imhist(x)
2. 显示直方图的其他形式：例如，显示直方图的柱形图或折线图。
h=imhist(x);
h1=h(1:10:256);
horz=1:10:256;
bar(horz,h1)
axis([0 255 0 15000])
set(gca, 'xtick',0:50:255)
set(gca, 'ytick',0:2000:15000)
h=imhist(x);
plot(h)
axis([0 255 0 15000])
set(gca, 'xtick',0:50:255)
set(gca, 'ytick',0:2000:15000)
三、思考题
1. 显示教材中 71 页，暗、亮、低对比度和高对比度图以及它们对应的直方图，并观察其直方图的分布情况，进一步了解直方图的含义。
例如，显示 Fig3.15(a)1.jpg ～ Fig3.15(a)4.jpg 各图的直方图。
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x=imread('Fig3.15(a)1.jpg');
figure
subplot(2,1,1)
imshow(x)
subplot(2,1,2)
imhist(x)
close all
x=imread('Fig3.15(a)2.jpg');
figure
subplot(2,1,1)
imshow(x)
subplot(2,1,2)
imhist(x)
close all
x=imread('Fig3.15(a)3.jpg');
figure
subplot(2,1,1)
imshow(x)
subplot(2,1,2)
imhist(x)
close all
x=imread('Fig3.15(a)4.jpg');
figure
subplot(2,1,1)
imshow(x)
subplot(2,1,2)
imhist(x)
四、图像的强度调整函数 imadjust
imadjust 是 MATLAB 提供的图像强度调整函数。利用它也可以实现图像反转。
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I=imread('Fig3.04(a).jpg');
I2=imadjust(I);
imshow(I2)
本实验旨在让学生理解图像直方图的含义、掌握 MATLAB 中灰度转换和直方图处理相关函数，以及了解直方图均衡化的实现方法。通过本实验，学生可以深入了解图像处理的基本概念和技术，从而更好地掌握图像处理的技术。
