数字图像处理实验报告
（一）
班级：测控1002
姓名：刘宇
学号：06102043
实验一图像的灰度变换
1. 实验任务
熟悉MATLAB软件开发环境，掌握读、写图像的基本方法。

理解图像灰度变换在图像增强的作用，掌握图像的灰度线性变换和非线性变换方法。

掌握绘制灰度直方图的方法，掌握灰度直方图的灰度变换及均衡化的方法。

2. 实验环境及开发工具
Windws2000/XP
MATLAB 7.x
3. 实验原理
灰度变换
灰度变换是图像增强的一种重要手段，它常用于改变图象的灰度范围及分布，是图象数字化及图象显示的重要工具。

在实际应用中,为了突出图像中感兴趣的研究对象，常常要求局部扩展拉伸某一范围的灰度值，或对不同范围的灰度值进行不同的拉伸处理，即分段线性拉伸：
图1.1 不同的分段线性变换
其对应的数学表达式为：
直方图均衡化
灰度直方图的横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度级出现的频度，它是图像最基本的统计特征。

依据定义，在离散形式下，用rk 代表离散灰度级，用pr(rk)代表pr(r)，并且有下式成立：
n n r P k
k r =
)( 1,,2,1,010-=≤≤l k r k
式中：nk 为图像中出现rk 级灰度的像素数，n 是图像像素总数，而nk/n 即为频数。

直方图均衡化处理是以累积分布函数变换法为基础的直方图修正法。

假定变换函数为
ω
ωd p r T s r r
)()(0
⎰==
(a) Lena 图像 (b) Lena 图像的直方图 图1.2 Lena 图像及直方图
当灰度级是离散值时，可用频数近似代替概率值，即
1
,,1,010)(-=≤≤=
l k r n
n r p k k
k r
式中：l 是灰度级的总数目，pr(rk)是取第k 级灰度值的概率，nk 是图像中出现第k 级灰度的次数，n 是图像中像素总数。

所以积分可以表示为下列累计分布函数(cumulative distribution function, CDF)
1
,,1,01
0)
()(0
0-=≤≤===∑∑
==l k r r p n
n r T s j k
j j r k
j j k k
4. 实验内容
1、熟悉使用MATLAB 语言中对图像数据读取、显示等基本函数：imread()函数、imwrite()函数、imshow()函数、Figure （）函数。

2、读入不同情况的图像，请自己编程和调用Matlab 中常用灰度变换函数对输入图像进行分段线性变换和非线性变换，比较相应的处理效果。

3、读入不同情况的图像，请自己编程和调用Matlab 中函数完成对图像进行直方图均衡化处理，试比较与源图的异同。

4、课后撰写实验报告。

5.实验分析
增加亮度后的图像及灰度直方图
二值化处理后的图像及灰度直方图
十灰度
50灰度
150灰度
使用函数处理后的图像及灰度直方图
原图
5. 实验结论
灰度级越多，图像保存的信息越多，在一定程度上减少灰度级不会明显影响图像质量，但在灰度级过少的情况下图像会失真。