《专业课程设计I》实验指导书
西安邮电大学 通信与信息工程学院
信息工程系
I
基本要求
1. 学生必须按时到实验室做实验，不得迟到早退，未经老师批准不得中途离开。凡迟到者，应给予批评并
作适当扣分。实验课迟到20分钟以上及无故缺席者视为旷课，旷课者不予补做实验，本次实验以零分计。学生因病或特殊情况不能按时到实验室做实验时，应办理正常请假手续。请病假必须有医生签字的病假条，请事假必须有班主任签字的事假条。不符合请假手续的，以旷课论处。请假的学生由指导教师安排补做实验。对于未做实验数达三分之一以上（含三分之一）的学生，实验课程按0分计。
2. 学生在每次实验课之前，应仔细阅读实验教材，查阅相关的资料，写出预习报告。预习报告的具体内容
包括：实验内容、实验目的、实验原理图、实验步骤、实验数据记录表格等。实验课前由任课教师检查预习报告，未写预习报告者不予做实验。
3. 做实验前，了解设备的原理和正确使用方法。在没有弄懂仪器设备的使用方法前，不得贸然使用，否则
因使用不当造成仪器设备损坏的，根据大连民族学院《仪器设备损坏丢失处理暂行办法》规定进行处理。实验室内设备在实验过程中不准任意搬动和调换，非本次实验所用仪器设备，未经指导教师允许不得动用。
4. 要求每位学生在实验过程中，要具有严谨的学习态度、认真、踏实、一丝不苟的科学作风。实验过程中
学生按照预习的内容进行实验，且重视实验的调试过程，学会如何根据实验现象判断问题所在。坚持每次实验都要亲自动手，不可“坐车”，每个实验每个学生都要独立完成，不允许抄袭，无特殊原因，中途不得退出实验，否则本次实验无效。
5. 实验中若接线、改接、拆线都必须在切断电源的情况下进行，线路连接完毕再送电。实验中，特别是设
备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查、处理。
6. 实验过程中，如出现事故，就马上拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情况，
并分析原因和处理事故。如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。
7. 每次实验结束，指导教师要对实验数据和结果进行检查，并签字，在教师确认正确无误后，学生方可拆
线。整理好实验台和周围卫生，填写实验登记簿后方可离开。
8. 实验总评成绩评定：所有实验后，教师根据学生的出勤、实验过程操作技能、实验原始记录、实验结果、
实验报告等情况综合按5分制评分。
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目 录
一、实验说明...................................................................................................................................................................1 二、基于MATLAB的图像处理工具箱简介................................................................................................................2 三、“专业课程设计”实验内容与安排...........................................................................................................................7
实验一：图像处理基础实验.................................................................................................7 实验二：空域图像增强实验（一）----灰度变换与直方图方法......................................13 实验三：空域图像增强实验（二）----空域滤波方法......................................................17 实验四：图像变换及频谱分析实验...................................................................................21 实验五：频域滤波图像增强实验.......................................................................................26 实验六：图像边缘检测实验...............................................................................................30 实验七：图像阈值分割实验...............................................................................................33 实验八：视频中的运动目标检测实验...............................................................................38 实验九：图像编码实验.......................................................................................................43 实验十：视频编码实验.......................................................................................................54
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一、实验说明
本实验指导书是根据信息工程专业的《图像处理技术》课程而编制的。《图像处理技术》是信息工程专业的专业方向任修课程，数字图像处理实验是与之相匹配的课内实践环节。
数字图像处理实验是一个重要的实践环节，可以加强学生对数字图像处理技术的掌握，使学生通过实验过程掌握数字图像处理技术的实验技能，培养学生独立解决问题的能力，实事求是的科学态度和踏实细致的工作作风。本实验内容丰富、实践性和实用性较强。
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二、基于MATLAB的图像处理工具箱简介
随着数字化时代的来临，图像处理知识显得越来越重要。实际上，图像处理已经渗透到计算机、电子、电信、地质、气象、医学等诸多领域。MATLAB的图像处理工具箱提供了较多的图像处理功能，而且，由于工具箱采用的数据类型与MATLAB的相兼容，在工具箱中也可以利用MATLAB强大的数值计算能力，从而为图像处理自定义算法的实现提供了快速实现的可能性。
利用图像处理工具箱，可以完成以下任务：
? 图像合成 可以实现图像的代数运算和逻辑运算； ? 空间变换 可以对图像进行旋转、缩放和裁剪等操作；
? 邻域和处理 可以进行块处理操作、滑动邻域操作、分离块操作和列处理； ? 线性滤波和滤波器设计 可以进行线性滤波和设计FIR等滤波器； ? 基于区域进行处 可以指定区域并对区域进行滤波和填充； ? 变换域处理 可以进行傅里叶变换、离散余弦变换和Radon变换；
? 数学形态学运算 可以进行膨胀和腐蚀处理，可以进行数学形态学重建等操作； ? 图像分析 可以进行灰度统计、边缘检测、边界跟踪和四叉树分解等操作； ? 图像增强 可以进行灰度调整和去噪处理； ? 图像配准 可以基于控制点配准图像；
? 图像恢复 可以利用各种滤波器和算法恢复图像。
2.1图像类型
图像处理工具箱支持索引图像、灰度图像、二值图像和RGB图像等4种基本的图像类型。下面讨论MATLAB和图像处理工具箱如何表示这几种图像。
2.1.1索引图像
索引图像由数据矩阵X和映射矩阵map组成。数据矩阵可以是uint8,uint16或double型的。映射矩阵是一个double型的m×3数组，元素为[0,1]范围内的浮点值。map矩阵的每一行指定某种颜色的红色、绿色和蓝色组分。索引图像将像素值与map矩阵的值直接进行映射。每个图像元素的颜色是通过将X的对应值作为索引编号，从map矩阵中得到的。值1指向map矩阵的第一行，值2指向第二行，依此类推。
映射矩阵通常与索引图像一起保存，并且在用imread函数载入图像时自动载入，但是，并不局限于使用默认的映射方式——可以使用你选择的任何映射方式。下面的图形演示了索引图像的结构。图像中的像素用整型值表示，它们作为索引编号用于获取保存在颜色查找表中的颜色值：图2-1描述一幅索引图像。
图2-1 索引图像中像素值与颜色查找表之间的关系
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