实验名称：图像处理算法基础实验
学 时：8学时
适用专业：影像专业
执 笔 人：周箩鱼
审 订 人：付青青
一、实验目的与任务
通过实验环节，加强学生对所学图像处理算法知识的深入理解及熟练掌握，为今后进行有关数字图像处理程序的编制和开发打下良好的基础。目的是为了增强对图像处理的感性认识，掌握图像处理技术的基本实现步骤。
要求在掌握理论知识的基础上，设计有关算法，编写程序，调试程序。编程语言可为VC++、C或MATLAB。
二、教学基本要求
1．在开始实验前，要求学生必须较为熟练地掌握所使用的计算机语言和仪器设备的使用，以及程序的调试方法及技巧。
2．实验前要作好充分准备，包括程序、所需数据、调试步骤、测试方法、对运行结果的分析等。
3．能根据需要查阅参考书、手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的开发能力和创新能力。
4．实验时要遵守实验室的规章制度，爱护实验设备，要熟悉与实验有关的系统软件的使用方法。
5．能独立撰写设计说明，准确分析实验结果，设计程序。
6．每个实验完成后，应写出实验报告。
三、实验项目与类型
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序号
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实验项目
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学时
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实验性质
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备注
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演示
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验证
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综合
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设计
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必做
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选做
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1
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数字图像的输入、输出等基本处理
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2
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√
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2
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图像的线性变换
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2
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√
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3
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图像的平滑处理
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2
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√
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√
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4
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图像的锐化处理
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2
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√
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√
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5
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图像增强
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3
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√
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√
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6
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图像分割
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3
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√
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√
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四、实验教学内容及学时分配
实验一 数字图像的输入、输出等基本处理 (2学时)
1．目的要求
熟悉BMP图像的基本格式；熟悉BMP图像文件的打开和存储；利用VC++或C或MATLAB编写BMP图像的打开和存储的程序；熟悉对灰度图像进行直方图统计的过程。
2．方法原理
根据BMP图像的基本格式进行操作。
3．主要实验仪器及材料
微型计算机、VC++或Matlab编程环境。
4．掌握要点
掌握BMP图像文件的打开、存储和直方图统计的过程。
5．实验内容
（1）根据BMP图像文件的基本格式，利用VC++或C或MATLAB编写8bits无压缩BMP图像文件的打开和存储，对图像直方图进行统计的程序；
（2）对结果进行分析；
（3）完成实验报告。
实验二 图像的线性变换 (2学时)
1．目的要求
熟悉直方图灰度线性变换、非线性变换、直方图均衡化、规定化的基本原理；掌握这些变换处理的方法；利用VC++或C或MATLAB编写一种图像空域变换增强处理的程序。
2．方法原理
参考直方图灰度变换的基本原理。
3．主要实验仪器及材料
微型计算机、VC++或Matlab编程环境。
4．掌握要点
掌握空域变换增强处理的方法。
5．实验内容
（1）根据图像空域变换处理的方法和流程，利用VC++或C或MATLAB编写图像一种图像空域变换增强处理的程序；
（2）给定一幅BMP图像，用所编程序对给定图像进行操作，对图像处理后另存为（*.bmp）文件；
（3）对结果进行分析；
（4）完成实验报告；
实验三 图像的平滑 (2学时)
1．目的要求
熟悉图像平滑滤波的基本原理；掌握图像空域平滑处理的方法；利用VC++或C或MATLAB编写图像空域平滑处理的程序。
2．方法原理
参考图像平滑的基本原理。
3．主要实验仪器及材料
微型计算机、VC++或Matlab编程环境。
4．掌握要点
掌握图像空域平滑处理的方法。
5．实验内容
（1）根据图像空域平滑处理的方法和流程，利用VC++或C或MATLAB编写图像均值滤波或中值滤波处理的程序；
（2）给定一幅BMP图像，用所编程序对给定图像进行操作，对图像处理后另存为（*.bmp）文件；
（3）对结果进行分析；
（4）完成实验报告。
实验四 图像的锐化 (2学时)
1．目的要求
熟悉图像锐化滤波的基本原理；掌握图像空域锐化处理的方法；利用VC++或C或MATLAB编写图像空域锐化处理的程序。
2．方法原理
参考图像锐化的基本原理。
3．主要实验仪器及材料
微型计算机、VC++或Matlab编程环境。
4．掌握要点
掌握图像空域锐化处理的方法。
5．实验内容
（1）根据图像空域锐化处理的方法和流程，利用VC++或C或MATLAB编写图像双方向一次微分运算（典型的差分算法）的程序；
（2）给定一幅BMP图像，用所编程序对给定图像进行操作，对图像处理后另存为（*.bmp）文件；
（3）对结果进行分析；
（4）完成实验报告。
实验五 图像增强 (3学时)
1．目的要求
熟悉图像增强的基本原理；掌握图像增强处理的方法；利用VC++或C或MATLAB编写图像增强处理的程序。
2．方法原理
参考图像增强的基本原理。
3．主要实验仪器及材料
微型计算机、VC++或Matlab编程环境。
4．掌握要点
掌握图像增强处理的方法。
5．实验内容
（1）根据图像增强处理的方法和流程，利用VC++或C或MATLAB编写图像增强处理的程序；实现边缘增强及噪声去除
（2）给定一幅BMP图像，用所编程序对给定图像进行操作，对图像处理后另存为（*.bmp）文件；
（3）对结果进行分析；
（4）完成实验报告。
实验六 图像分割 (3学时)
1．目的要求
熟悉图像分割的基本原理；掌握图像分割处理的方法；利用VC++或C或MATLAB编写图像边缘检测以及基于阈值的分割处理的程序。
2．方法原理
参考图像分割的基本原理。
3．主要实验仪器及材料
微型计算机、VC++或Matlab编程环境。
4．掌握要点
掌握图像分割处理的方法。
5．实验内容
（1）根据图像分割处理的方法和流程，利用VC++或C或MATLAB编写图像Roberts、 Prewitt、 Sobel边缘检测程序、以及基于阈值的图像分割程序；
（2）给定一幅BMP图像，用所编程序对给定图像进行操作，对图像处理后另存为（*.bmp）文件；
（3）对结果进行分析；
（4）完成实验报告。
五、考核办法
任课老师根据实际情况选择实验项目，并根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定，给出A、B、C。
六、实验教学指导书和参考书
1.《数字图像处理》，实验指导书 ， 自编
2.许录平， 《数字图像处理》科学出版社 2007
3.章毓晋， 《图象工程（上册）图象处理和分析》.清华大学出版社，2006
4.章毓晋编著，《图像处理和分析》，清华大学出版社，1998年
5.Rafael C. Gonzalez，《Digital Image Processing》(second)， 电子工业出版社，2003年
6.阮秋琦，阮宇智等译，《数字图像处理》，电子工业出版社，2003年
7.张德丰，《详解MATLAB数字图像处理》，电子工业出版社， 2010年
