数字图像处理课程设计报告课设题目：彩色图像增强软件学院：信息科学与工程学院专业：电子与信息工程班级： 1002501*名：***学号： *********指导教师：***哈尔滨工业大学（威海）2013 年12月27日目录目录 (I)一. 课程设计任务 (1)二. 课程设计原理及设计方案 (2)2.1 彩色图像基础 (2)2.2 彩色模型 (2)三. 课程设计的步骤和结果 (6)3.1 采集图像 (6)3.2 图像增强 (7)3.3 界面设计 (9)四. 课程设计总结 (12)五. 设计体会 (13)六. 参考文献 (14)哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告一. 课程设计任务1.1设计内容及要求：（1）、独立设计方案，根据所学知识，对由于曝光过度、光圈过小或图像亮度不均匀等情况下的彩色图像进行增强，提高图像的清晰度（通俗地讲，就是图像看起来干净、对比度高、颜色鲜艳）。

（2）、参考photoshop 软件，设计软件界面，对处理前后的图像以及直方图等进行对比显示；（3）、将实验结果与处理前的图像进行比较、分析。

总结设计过程所遇到的问题。

1.2参考方案1、实现图像处理的基本操作学习使用matlab 图像处理工具箱，利用imread（）语句读入图像，例如image=imread（flower.jpg），利用彩色图像模型转换公式，将RGB 类型图像转换为HSI 类型图像，显示各分量图像(如imshow（image）)，以及计算和显示各分量图像直方图。

2、彩色图像增强实现对HSI彩色模型图像的I分量进行对比度拉伸或直方图均衡化等处理，提高亮度图像的对比度。

对S分量图像进行适当调整，使图像色彩鲜艳或柔和。

H 分量保持不变。

将处理后的图像转换成RGB 类型图像，并进行显示。

分析处理图像过程和结果存在的问题。

3、参照“photoshop”软件，设计图像处理软件界面可设计菜单式界面，在功能较少的情况下，也可以设计按键式界面，视功能多少而定；参考matlab 软件中GUI 设计，学习软件界面的设计- 1 -哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告二. 课程设计原理及设计方案2.1 彩色图像基础在图像处理中，颜色的运用主要受两个因素推动。

第一，颜色是一个强有力的描绘子，它常常可简化目标物的区分及从场景中抽取目标；第二，人可以辨别几千种颜色色调和亮度，但相比之下只能辨别几十种灰度层次。

第二个因素对于人工图像分析特别重要。

虽然人的大脑感知和理解颜色所遵循的过程是一种生理心理现象，这一现象还未被完全了解，但颜色的物理性质可以由实验和理论结果支持的基本形式来表示。

2.2 彩色模型色彩模型：RGB模型、CMY模型、CMYK模型、HIS模型、HSV模型、YUV模型、YIQ模型。

2.2.1 RGB模型国际照明委员会（CIE）规定以蓝（435.8nm）、绿（546.1nm）和红（700nm）作为主原色。

- 2 -哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 3 -Matlab 中一幅RGB 图可表示为一个M*N*3的3维矩阵。

其中每一个彩色像素都在特定空间位置的彩色图像中对应红、绿、蓝3个分2.2.2 HSI 模型HSI 模型是从人的视觉系统出发，直接使用颜色三要素色调（Hue ）、饱和度（Saturation ）和亮度（Intensity ）来描述颜色。

-亮度指人眼感觉光的明暗程度。

光的能量越大，亮度越大。

-色调由物体反射光线中占优势的波长决定。

反映颜色的本质。

-饱和度指颜色的深浅和浓淡程度，饱和度越高，颜色越深。

HIS 色彩空间比RGB 彩色空间更符合人的视觉特性。

亮度和色度具有可分离特性，使得图像处理和机器视觉中大量灰度处理算法都可在HIS 彩色空间中方便使用。

色调： ()⎩⎨⎧>-≤=G B G B H ,360)(,θθ 其中： []⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--+--+-=212))(()()]()[(21arccos B G G R G R B R G R θ哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 4 -饱和度： []),,m in()(31B G R B G R S ++-=强度： )(31B G R I ++=从HSI 到RGB 的转换：在[0,1]内给出HSI 值，现在要在相同的值域找到RGB 值，可利用H 值公式。

在原始分割中有3个相隔120°的扇形。

从H 乘以360°开始，这时色调值返回原来的[0°,360°]的范围。

RGB 扇区（0°≦H<120°）：在H 位于这一扇区时，RGB 分量由下时给出： )1(S I B -=])60cos(cos 1[H HS I R -+=。

)(3B R I G +-=GB 扇区（120°≦H<240°）：如果给定的H 值在这一扇区，则首先从H 中减去120°，即。

120-=H H然后RGB 分量为)1(S I R -=])60cos(cos 1[H HS I G -+=。

)(3G R I B +-=BR 扇区（240°≦H<360°）：最后，如果H 在这一扇区，则从H 中减去240°，即。

240-=H H哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告- 5 -)1(S I G -=])60cos(cos 1[H HS I B -+=。

)(3B G I R +-=哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告三. 课程设计的步骤和结果3.1 采集图像利用imread（）语句读入图像，利用彩色图像模型转换公式，将RGB 类型图像转换为HSI 类型图像，显示各分量图像(如imshow（image）)，以及计算和显示各分量图像直方图。

image=imread('tuxiangzq.jpg');image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的转换figure(1);subplot(231);imshow(H);title('HSI H分量图');subplot(232);imshow(S);title('HSI S分量图');subplot(233);imshow(I);title('HSI I分量图');%画各分量的直方图subplot(234);imhist(H);title('H分量的直方图');subplot(235);imhist(S);title('S分量的直方图');subplot(236);imhist(I);title('I分量的直方图');figure(2);subplot(121);- 6 -哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告imshow(image);title('原图');J = imadjust(I,[0.3 0.7],[]);subplot(122);imshow(J) %对比度增强title('增强对比度后');3.2 图像增强3.2.1 对I分量进行对比度拉伸对HSI彩色模型图像的I分量进行对比度拉伸，对S分量图像进行适当调整，使图像色彩鲜艳或柔和，H 分量保持不变。

将处理后的图像转换成RGB 类型图像，并进行显示：image=imread('tuxiangzq.jpg'); %采集图像image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的转换i2 = imadjust(I,[0.3 0.7],[]); %对I分量进行对比度拉伸S=imadjust(S,[0.1 0.5],[]); %对S分量进行对比度拉伸x_hsi=cat(3,H,S,i2);- 7 -哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI空间转换为RGB空间figureimshow(x_h_r);title('I分量均衡化');3.2.2 对I分量进行均衡化I分量直方图均衡化，对S分量图像进行适当调整，使图像色彩鲜艳或柔和，H 分量保持不变。

将处理后的图像转换成RGB 类型图像，并进行显示：image=imread('tuxiangzq.jpg'); %采集图像image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的转换i2=histeq(I); %对I分量进行直方图均衡化，加强对比度S=imadjust(S,[0.1 0.5],[]); %对S分量进行对比度拉伸x_hsi=cat(3,H,S,i2);x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI空间转换为RGB空间figureimshow(x_h_r);title('I分量均衡化');- 8 -哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告3.3 界面设计主要控件程序如下：①图像采集function pushbuttonCJ_Callback(hObject, eventdata, handles) image=imread('tuxiangzq.jpg');image=im2double(image);axes(handles.axes1);imshow(image);title('原图');②显示各分量图像function pushbuttonFLT_Callback(hObject, eventdata, handles) image=imread('tuxiangzq.jpg');image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的转换axes(handles.axes2);imshow(H);title('HSI H分量图');- 9 -哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告%figure(2);axes(handles.axes3);imshow(S);title('HSI S分量图');%figure(3);axes(handles.axes4);imshow(I);title('HSI I分量图');③显示各分量直方图function pushbuttonFLZFT_Callback(hObject, eventdata, handles) image=imread('tuxiangzq.jpg');image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的转换axes(handles.axes5);imhist(H);title('H分量的直方图');axes(handles.axes6);imhist(S);title('S分量的直方图');axes(handles.axes7);imhist(I);title('I分量的直方图');④图像增强function pushbuttonZQ_Callback(hObject, eventdata, handles) val = get(handles.popupmenuzq,'value');while (val~=0)switch valcase 1; image=imread('tuxiangzq.jpg');image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的转换i2 = imadjust(I,[0.3 0.7],[]); %对比度拉伸S=histeq(S);x_hsi=cat(3,H,S,i2);x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI空间转换为RGB空间- 10 -哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告axes(handles.axes10);imshow(x_h_r);title('对比度拉伸');break;case 2; image=imread('tuxiangzq.jpg');image=im2double(image);[H,S,I]=rgb2hsi(image); %RGB到HSI的转换i2=histeq(I); %对I分量进行直方图均衡化，加强对比度S=histeq(S);x_hsi=cat(3,H,S,i2);x_h_r=hsi2rgb(x_hsi); % HSI空间转换为RGB空间axes(handles.axes11);imshow(x_h_r);title('I分量均衡化');break;endend效果图如下：- 11 -哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告四. 课程设计总结本文主要介绍了运用MATLAB来实现彩色图像增强的方法研究。