基础强化训练.docx
《基础强化训练.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基础强化训练.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基础强化训练
基础强化训练任务书
学生姓名：
专业班级：
指导教师：
工作单位
题目:
二维图象的统计分析及FFT处理
基础强化训练目的
1较全面了解常用的数据分析与处理原理及方法；
2能够运用相关软件进行模拟分析；
3掌握基本的文献检索和文献阅读的方法；
4提高正确地撰写论文的基本能力。
训练内容和要求
1采集一幅像素大于64*64黑白图像；
2常规的数学统计数据处理：
计算图象各象素点灰度值得均值、标准差、方差，并绘出灰度直方图；
3数据分析常用算法：
FFT（傅立叶）变化
初始条件
1MATLAB软件
2数字信号处理与图像处理基础知识
时间安排：
第21周，安排任务（鉴3-204，7月10日）
第21周，仿真设计（鉴主13楼计算机实验室）
第21周，完成（答辩，提交报告，演示）
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
目录
摘要3
Abstract4
1数据采集5
1.1图像的选取5
1.2Matlab编辑6
1.2.1编辑M文件6
1.2.2图像的读取与显示6
2数据统计处理7
2.1均值计算7
2.1.1原理介绍7
2.1.2仿真结果7
2.2标准差计算8
2.3方差计算9
2.4灰度直方图10
3快速傅立叶变换12
3.1原理介绍12
3.2仿真结果13
4小结与收获14
5参考文献15
摘要
MATLAB是集数值计算，符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。
作为强大的科学计算平台，它几乎能够满足所有的计算需求。
MATLAB本身就是功能强大的数据可视化工具，可以通过各种形式显示分析数据，例如灰度直方图、等高线、蒙太奇混合、像素分析、图层变换以及材质贴图等。
利用可视化的图形，不仅能够评估图形图像的特性，还能够分析图像中的色彩分布等情况。
本次练习介绍的就是Matlab环境下的一些最基本的图像处理操作，如读图像、写图像、查看图像信息和格式、尺寸和灰度的伸缩等等；通过实验掌握图像直方图的描绘方法，加深直方图形状与图像特征间关系间的理解；加深对直方图均衡算法的理解。
Abstract
MATLABisascientificcomputinglanguagethataddsthefunctionofnumericalcomputingandgraphicsprocessing,symbolstogether.Asapowerfulscientificcomputingplatforms,itcanalmostsatisfyallthecalculationsthatneeds.MATLABitselfisapowerfultoolofdatavisualizationthatcandisplaydatathroughvariousforms,suchasgraylevelhistogram,contours,montagemixing,pixelanalysis,thelayertextureandtransformation.Withvisualgraphics,itcannotonlyevaluateimagecharacteristics,butalsoanalyzethedistributionofcolorimage.
ThepurposeofthepracticeofintroducingMatlabenvironmentisthemostbasicofsomeimageprocessingoperations,suchasread,write,imageinformationandimageformat,sizeandgraytelescopic;etc.Throughtheexperimentmasteryofimagehistogramsdepictsmethod,deepenthehistogramimagefeatureandtherelationshipbetweentheshapeofunderstanding,andtodeepentheunderstandingofhistogramequalizationalgorithm.
1数据采集
Matlab软件的图像采集工具箱提供了大量的函数用于采集图像和视频信号，该工具箱支持的硬件设备包括工业标准的PC图像采集卡和相应的设备。
所支持的硬件包括：
Matrox和DataTranslation公司提供的视频采集设备，同时还支持Windows平台下支持USB或者火线（IEEE-1394）的视频摄像头等设备。
MATLAB可以支持很多很多图片的文件格式，例如﹡cur、﹡bmp、﹡hdf、﹡ico、﹡jpg、﹡tif、﹡gif、﹡pcx等。
用于读写图像数据的函数有imread（从图像格式的文件中读取数据）和imwrite（将数据写入图像格式的文件）。
这里我用到的是imread,主要是用到图像文件的读取。
1.1图像的选取
本次研究对象为图片yx.jpg如下所示：
图1.1原始图片
1.2Matlab编辑
1.2.1编辑M文件
打开Matlab软件，在File下选择New\M-File，便可以编写程序。
1.2.2图像的读取与显示
imread函数用于读入各种图象文件，其一般的用法为：
[X，MAP]=imread（‘filename’,‘fmt’）；
亦可直接写为imread（‘’）；其中，X，MAP分别为读出的图象数据和颜色表数据，fmt为图象的格式，filename为读取的图象文件（可以加上文件的路径）。
例如本次练习中：
i=imread（’yx.jpg’）;
利用函数imread函数实现图像文件的读取，然后运用imshow函数显示图像。
2数据统计处理
2.1均值计算
2.1.1原理介绍
均值计算的原理较简单，在MATLAB的函数库中表示均值的函数是mean2，其格式是mean2（），括号里面就是待处理分析的信号。
图2.1均值计算的程序
上面的程序在新建的M-File文件里面编写运行的，检查程序没有错误之后，就可以直接运行。
2.1.2仿真结果
运行以上的程序以后，如果程序有错误的话，会在MATLAB的主页面里显示出来；如果没有错误也可以在MATLAB的主页面查看显示的结果。
上图程序运行的结果如下图2.2所示：
图2.2均值的结果显示
2.2标准差计算
在MATLAB的函数库中表示标准差的函数为std2，其格式是std2（），括号里面就是待处理分析的信号。
由于标准差反映的是偏离灰度均值的程度，如果标准差越大，则说明灰度级越大，则图像包含的信息就越多。
图2.3标准差计算的程序
同样检查之后在窗口直接运行：
图2.4标准差的结果显示
2.3方差计算
这里对图像的方差进行计算如图2.5所示，在求标准差的基础上，方差是标准差的平方。
图2.5方差的计算程序
运行结果：
图2.6方差的结果显示
2.4灰度直方图
直方图是一个显示灰度或索引图像亮度分布情况的图表，它是图像分析中用来说明图像灰度分布的图形。
直方图的每一个分支表示对应灰度级出现的频数（处于该灰度级的像素的数目）间的统计关系，用横坐标表示灰度级，纵坐标表示频数（或相对频数=频数/总像素数目）。
这里对图像的直方图的绘制用的函数是imhist，下面为具体绘制图像直方图的程序，如图2.7：
图2.7直方图绘制的程序
图2.8直方图的显示
3快速傅立叶变换
3.1原理介绍
在图象处理的广泛应用领域中，傅立叶变换起着非常重要的作用，具体表现在包括图象分析、图象增强及图象压缩等方面。
假设f（x,y）是一个离散空间中的二维函数，则该函数的二维傅立叶变换的定义如下：
u=0,1…M-1 v=0,1…N-1
（1）
离散傅立叶反变换的定义如下：
x=0,1…M-1 y=0,1…N-1（3）
F（p,q）称为f（m,n）的离散傅立叶变换系数。
这个式子表明，函数f（m,n）可以用无数个不同频率的复指数信号和表示，而在频率（w1，w2）处的复指数信号的幅度和相位是F（w1，w2）。
这里是对图像快速傅里叶变化，用到的是fft2函数。
说明：
以下程序的原始图片yx.jpg放在matlab安装目录下work文件夹里。
打开matlab后将本程序段直接复制到matlab的“commandwindow”里面的">>"后即可进行图片的傅立叶变换。
对图像快速傅里叶变化后，可以对图像进行反傅里叶变换，应用函数ifft2（），如果得到的图像与傅里叶变换前的图像相同，则傅里叶变换正确。
图3.1快速傅里叶变换与反变换的程序
3.2仿真结果
检查无误后，运行以上的程序，观察程序运行结果。
程序运行的结果如下图示：
图3.2结果显示
4小结与收获
此次基础强化训练中我的收获有以下几点：
第一．对书本上的理论知识有了更深刻的理解。
在程序的编写过程中不断利用课堂所学理论知识进行调整和修改；最终实现设计目的过程是自己从另一个层面又一次学习的过程。
第二，学习到了若干在今后学习生活中，或者走出校门时对自己有帮助的软件等的使用方法，MATLAB等软件进行简单计算程序的编写。
我认为我们做课程设计的目的是通过这一过程使自己掌握了独立搜集资料、思考分析问题的能力和独立学习的能力，正真学到本领。
这次课程设计也激发了自己学习的积极性，在亲身实践中收获成功的喜悦。
5参考文献
[1]王华等MATLAB电子仿真与应用教程国防工业出版社2001
[2]李文锋图形图像处理与应用中国标准出版社2006
[3]王洪元MATLAB语言以及在电子信息工程中的应用清华大学出版社2004
[4]刘文耀数字图像采集与处理电子工业出版社2007
[5]贺兴华MATLAB7.X图像处理人民邮电出版社2006
[5]章毓晋图像工程（上册）北京清华大学出版社1999.
升级会员 