數(shù)字圖像處理(matlab版)

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1、數(shù)字圖像處理(MATLAB版)實驗指導書(試用版)本實驗指導書配合教材和課堂筆記中的例題使用姚天曙編寫安徽農業(yè)大學工學院2009年4月試行１４目錄實驗一、數(shù)字圖像獲取和格式轉換2實驗二、圖像亮度變換和空間濾波6實驗三、頻域處理7實驗四、圖像復原9實驗五、彩色圖像處理10實驗六、圖像壓縮11實驗七、圖像分割13教材與參考文獻14１４《數(shù)字圖像處理》實驗指導書實驗一、數(shù)字圖像獲取和格式轉換一、實驗目的1掌握使用掃描儀、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像級機、電腦攝像頭等數(shù)字化設備以及計算機獲取數(shù)字圖像的方法；2修改圖像的存儲格式；并比較不同壓縮格式圖像的數(shù)據(jù)量的大小。二、實驗原理　　數(shù)字圖

2、像獲取設備的主要性能指標有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位數(shù)）、掃描幅面和接口方式等。各類設備都標明了它的光學分辨率和最大分辨率。分辨率的單位是dpi，dpi是英文DotPerInch的縮寫，意思是每英寸的像素點數(shù)。掃描儀掃描圖像的步驟是:首先將欲掃描的原稿正面朝下鋪在掃描儀的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者圖紙照片；然后啟動掃描儀驅動程序后，安裝在掃描儀內部的可移動光源開始掃描原稿。為了均勻照亮稿件，掃描儀光源為長條形，并沿y方向掃過整個原稿；照射到原稿上的光線經反射后穿過一個很窄的縫隙，形成沿x方向的光帶，又經過一組反光鏡，由光學透鏡聚焦并進入分光鏡，經過棱鏡

3、和紅綠藍三色濾色鏡得到的RGB三條彩色光帶分別照到各自的CCD上，CCD將RGB光帶轉變?yōu)槟M電子信號，此信號又被A/D變換器轉變?yōu)閿?shù)字電子信號。至此，反映原稿圖像的光信號轉變?yōu)橛嬎銠C能夠接受的二進制數(shù)字電子信號，最后通過串行或者并行等接口送至計算機。掃描儀每掃一行就得到原稿x方向一行的圖像信息，隨著沿y方向的移動，在計算機內部逐步形成原稿的全圖。掃描儀工作原理見圖1.1。圖1.1掃描儀的工作原理１４在掃描儀的工作過程中，有兩個元件起到了關鍵的作用。一個是CCD，它將光信號轉換成為電信號；另一個是A/D變換器，它將模擬電信號變?yōu)閿?shù)字電信號。CCD是ChargeCoupl

4、eDevice的縮寫，稱為電荷耦合器件，它是利用微電子技術制成的表面光電器件，可以實現(xiàn)光電轉換功能。CCD在攝像機、數(shù)碼相機和掃描儀中應用廣泛，只不過攝像機中使用的是點陣CCD，即包括x、y兩個方向用于攝取平面圖像，而掃描儀中使用的是線性CCD，它只有x一個方向，y方向掃描由掃描儀的機械裝置來完成。CCD芯片上有許多光敏單元，它們可以將不同的光線轉換成不同的電荷，從而形成對應原稿光圖像的電荷圖像。數(shù)碼相機的系統(tǒng)結構（見圖1.2）數(shù)碼相機的許多特殊部件，如圖像傳感器（CCD或CMOS）、模/數(shù)轉換器（A/D）、數(shù)字信號處理單元（DSP）、圖像存儲器、液晶顯示器（LCD）以

5、及輸出控制單元（連接端口）等是傳統(tǒng)膠片相機所沒有的。???仔細分析一下數(shù)碼相機的原理方框圖，我們不難發(fā)現(xiàn)，數(shù)碼相機的系統(tǒng)工作過程就是把光信號轉化為數(shù)字信號的過程。數(shù)碼相機使用CCD電荷耦合器件這種光敏元件代代替膠卷感光成像。光線通過透鏡系統(tǒng)和濾色器（濾光器）投射到CCD光敏元件上，CCD元件將其光強和色彩轉換為電信號記錄到數(shù)碼相機的存儲器中，形成計算機可以處理的數(shù)字信號。???數(shù)碼相機除了光學透鏡系統(tǒng)外，其余幾乎全由電子電路控制?；镜男盘柼幚磉^程非常簡單。由CCD送來的電信號通過A/D轉換器轉換為數(shù)字信號，然后送入具有信號處理能力的DSP（數(shù)字信號處理器）。DSP處理

6、工作量很大，一般都設計成專用的硬件。信號進一步送給離散余弦變換部件DCT進行JPEG壓縮，然后通過接口電路記錄到位于最后一級的存儲器。圖1.2數(shù)碼相機原理圖１４　　數(shù)碼攝像機的感光器件也即數(shù)碼攝像機感光成像的部件，能把光線轉變成電荷，通過模數(shù)轉換器芯片轉換成數(shù)字信號。目前數(shù)碼攝像機的核心成像部件有兩種：一種是廣泛使用的CCD（電荷藕合）元件；另一種是CMOS（互補金屬氧化物導體）器件。電荷藕合器件圖像傳感器CCD（ChargeCoupledDevice），它使用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線轉變成電荷，通過模數(shù)轉換器芯片轉換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經過壓縮以后由相機

7、內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計算機，并借助于計算機的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫面?；パa性氧化金屬半導體CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor）和CCD一樣同為在數(shù)碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其