數(shù)字圖像處理

實驗

實驗一二:圖像的代數(shù)運算

學院：信息工程學院

姓名：_____________________________

學號：.____________________________

專業(yè)及班級：____________________________

指導教師：____________________________

成績

一、實驗內(nèi)容

1.了解圖像的算術運算在數(shù)字圖像處理中的初步應用。

2.體會圖像算術運算處理的過程和處理前后圖像的變化。

二、實驗內(nèi)容

圖像的代數(shù)運算是圖像的標準算術操作的實現(xiàn)方法，是兩幅輸入圖像之間進行的點對

點的加、減、乘、除運算后得到輸出圖像的過程。如果輸入圖像為A(x,y)和B(x,y),輸出圖

像為C(x,y),則圖像的代數(shù)運算有如下四種形式：

C(x,y)=A(x,y)+B(x,y)

C(x,y)=A(x,y)-B(x,y)

C(x,y)=A(x,y)*B(x,y)

C(x,y)=A(x,y)/B(x,y)

圖像的代數(shù)運算在圖像處理中有著廣泛的應用，它除了可以實現(xiàn)自身所需的算術操作，

還能為許多復雜的圖像處理提供準備。例如，圖像減法就可以用來檢測同一場景或物體生產(chǎn)

的兩幅或多幅圖像的誤差，

使用MATLAB的基本算術符(|、、*、/等)可以執(zhí)行圖像的算術操作，但足在此之前必須將

圖像轉換為適合進行基本操作的雙精度類型。

代數(shù)運算的結果很容易超出數(shù)據(jù)類型允許的范圍。例如，uint8數(shù)據(jù)能夠存儲的最大

數(shù)值是255,各種代數(shù)運算尤其是乘法運算的結果很容易超過這個數(shù)值，有時代數(shù)操作(主

要是除法運算)也會產(chǎn)生不能用整數(shù)描述的分數(shù)結果。圖像的代數(shù)運算函數(shù)使用以下撤取規(guī)

則使運算結果符合數(shù)據(jù)范圍的要求：超出數(shù)據(jù)范圍的整型數(shù)據(jù)將被截取為數(shù)據(jù)范圍的極值，

分數(shù)結果將被四舍五入。洌如，如果數(shù)據(jù)類型是uint8,那么大于255的結果(包括無窮大

inf)將被設置為255。

三、實驗具體實現(xiàn)

1、圖像的加法運算

在MATLAB中，如果要進行兩幅圖像的加法，或者給一幅圖像加上一個常數(shù)，可以調(diào)用

imadd函數(shù)來實現(xiàn)。imadd函數(shù)將某一幅輸入圖像的每一個像素值與另一幅圖像相應的像素值

相加，返回相應的像素值之和作為輸出圖像。imadd函數(shù)的調(diào)用格式如下：

Z=imadd(X,Y)

其中，X和Y表示需要相加的兩幅圖像，返回值Z表示得到的加法操作結果。

圖像加法在圖像處理中應用非常廣泛。

例如,以下代碼使用加法操作將下圖中的兩幅圖像疊加在一起：

原圖：

變化后:

?I=inireadCrice,jpg');

J=imread(,caneraman.jpg');

K=ijnadd(I,J);

imshow(K);

給圖像的每一個像素加上一個常數(shù)可以使圖像的亮度增加。例如，以下代碼將增加50亮度,

加亮后的結果下圖所示。

?RGB=imread(，flower.jpg?);

?RGBl=imadd(RGB,50);

?subplot(1,2,1);imshow(RGB);

?subplot(I,2,2);imshow(RGB1);

2、圖像的減法運算

在MATLAB中，使用imsubtract函數(shù)可以將一幅圖像從另一幅圖像中減去，或者從一幅

圖像中減去一個常數(shù)。imsubtract函數(shù)將一幅輸入圖像的像素值從另一幅輸入圖像相應的像

素值中減去，再將這個結果作為輸出圖像相應的像素值。imsubtract函數(shù)的調(diào)用格式如下：

Z=imsubtract(X,Y)；

其中，Z是X-Y操作的結果。

首先根據(jù)原始圖像生成其背景亮度圖像，然后再從原始圖像中將背景亮度圖像減去，從而生

成下圖所示的圖像：

>>camema=imreadCcamenta,jpg):

background=imopenCcamejna,strelCdisk",15));

camema2=imsubtract(camema,background);

subplot(1,2,1);ijnshow(camejna);

subplot(1,2j2);imshow(camejna2);

QFigure1

如果希望從圖像數(shù)據(jù)I的每一個像素減去一個常數(shù)，可以將上述調(diào)用格式中的Y替換為一個

指定的常數(shù)值，例如

?rice=imread(,ric.jpg,);

ricel=imniultiply(rice,20);

subplot(1,2,1);imshow(rice);

eubplot(1,2,2);ijnehowCricel);

JFigure1目回區(qū)|

3、圖像的乘法運算

在MATLAB中，使用immultiply函數(shù)實現(xiàn)兩幅圖像的乘法。immultiply函數(shù)將兩幅圖像

相應的像素值進行元素對元素的乘法操作(MATLAB點乘)，并將乘法的運算結果作為輸

出圖形相應的像素值。immulitply函數(shù)的調(diào)用格式如下：

Z=immulitply(X,Y)其中，Z=X*Y。

例如，以下代碼將使用給定的縮放因子對所示的圖像進行縮放，從而得到下圖所示的較為明

亮的圖像：

?I=imreadCmoon,jpg")：

J=immultiply(I,1.2)：

subplot(1,2,1)：imshow(I);

subplot(1,2,2)linshowU,)

BjAgurelI0|回FlHlI

4、圖像的除法運算

在MATLAB中使用imdivide函數(shù)進行兩幅圖像的除法。imdivide函數(shù)對兩幅輸入圖像的

所有相應像素執(zhí)行元素對元素的除法操作(點除)，并將得到的結果作為輸出圖像的相應像

素值。imdivide函數(shù)的調(diào)用格式如下：

Z=imdivide(X,Y)其中，Z=X/Y。

例如，以下代碼將圖4所示的兩幅圖像進行除法運算，請將這個結果和減法操作的結果

相比較，對比它們之間的不同之處：

camcma=imi'cad(:camema.jpg');

I=double(camema);

J=I*0.43+90;

camema2=uint8(J);

Ip=imdivide(camema,camcma2);

imshow(1p,[]);

四、思考題

由圖像算術運算的運算結果，思考圖像減法運算在什么場合上發(fā)揮優(yōu)勢？

答：使用背景減法進行運動目標檢