人人图书馆_直方图均衡化的数学模型研究

直方图均衡化的数学模型研究

吴成茂

(西安邮电大学电子工程学院,陕西西安710121)

摘 要: 从图像最优对比度出发,提出直方图均衡化的一类最优化数学模型及其增强方法.针对线性规划求解基于最优对比度的图像增强法效率极低的不足,首先对传统直方图均衡化方法建立灰度级映射的最优化数学模型;其次提出了传统直方图均衡化的一种改进型灰度级映射最优化模型;最后探讨了灰度级映射最优化模型解具有的性质,以及传统直方图均衡化和可调直方图均衡化可视为本文方法的特例.实验结果表明,本文所提出直方图均衡化的一类最优化模型是合理的且能获得满意的增强效果,相比传统直方图均衡化和可调直方图均衡化方法更具普适性.

关键词: 图像增强;对比度;直方图均衡化;加权几何平均法

中图分类号: TP391 文献标识码: A 文章编号: 0372-2112(2013)03-0598-05电子学报URL:https://www.doczj.com/doc/b411483988.html, DOI:10.3969/j.issn.0372-2112.2013.03.030

Studies on Mathematical Model of H istogram Equalization

WU C heng -mao

(School o f Elect ronic Enginee ring ,Xi .an U nive rsity o f Posts and Telecommunicat ions ,Xi .an ,Shaanxi 710121,China)

Abstract: From the viewpoint of optimal image contrast measure,a kind of optimization mathematical models and its en -hanced methods are proposed for image enhancement by histo gram equalization.For the shortcoming of low operation efficiency of optimal contrast image enhancement method by linear programming ,the gray level mapping optimization mathematical model for classical histogram equalization is establis hed to i mprove its mathematical theory.The impro ved gray level mapping optimization models for histogram equalization are constructed by means of weighted geometry averaging in order to avoid the s hortcoming of classical his togram equalization.The good properties of its optimal solution for gray level mappi ng optimization models are dis -cussed,and the classical and adjustable histogram equalization methods are regarded as special cases of the proposed optimization mathematical models for image enhancement.Experimental resul ts show that the optimization model of histogram equalization is rea -sonable and can obtain satisfactory i mage enhancement effect.To some extent,it is more universal than classical and adjustable his -to gram equalization methods.

Key words: image enhancement;contrast measure;histogram equalization;weighted geometry averaging method

1 引言

直方图均衡化因其简单、快速、有效已在图像增强中得到广泛研究和应用.鉴于直方图均衡只是改变原图像中同一灰度层上所有像素的灰度,导致均衡化图像的动态范围扩大,不可避免地存在不同程度的灰度/吞噬0现象,甚至增强后图像可能出现过暗、过亮、伪轮廓等不足,于是学者们提出了带有约束(如亮度、形状、熵等保持不变)的改进直方图均衡化增强方法[1~5].由于直方图均衡化本身是典型的不适定问题,利用图像本身信息作为先验约束提出了正则化可调直方图均衡化方法[6~7].另外,现有众多直方图均衡化方法缺乏对像素

空间邻域信息的考虑,于是学者们提出了多维直方图均衡化增强法[8~10],对于彩色图像和纹理图像能极大地改善增强效果.总之,利用直方图信息进行对比度增强的方法非常众多,其最终归结于灰度级累计概率分布经线性映射实现灰度级的调整,但它并非完全适合复杂场合图像增强的需要,于是文献[11]提出了一种灰度级非线性变换的最优化对比度模型,为直方图均衡化方法奠定坚实的数学理论基础;同时,它将成为高动态范围图像增强、显示并实现色阶调整映射的有效工具.鉴于文献[11]方法需要求解大规模优化问题,不利于嵌入式实时图像增强处理需要,于是本文提出了传统直方图均衡化最优化对比度模型,对其进行改进并获得了一类新的

收稿日期:2012-05-24;修回日期:2012-07-13

基金项目:国家自然科学基金(No.61073106);陕西省教育厅项目(No.2010J K816)

第3期2013年3月电 子 学 报ACTA ELECTRONICA SINICA Vol.41 No.3

M ar. 2013

最优化对比度模型,它不仅具有传统直方图均衡化方法相同的时间复杂度,而且可避免传统直方图均衡化本身所存在的灰度级吞噬现象.本文所做工作为智能交通、遥感影像、生物医学等有关图像增强问题的解决提供了崭新的思路,同时在处理高动态图像增强、色阶映射和显示中也能发挥重要作用.

2直方图均衡化方法

针对大小为m@n的灰度图像G,任意位置(x,y) (1[x[m,1[y[n)所对应像素灰度值大小为g(x, y)(0[g(x,y)[L-1)(这里L是图像灰度级总数),不同灰度级出现概率p

i

(0[i

p i=

1

m@n

E m

x=1

E n

y=1

D(g(x,y)-i),0[i

这里D(x)=1,x=0

0,x X0

.

G,采用直方图均衡化增强的方法可

描述为

E i k=0p k-f(i)

L-1

\0,0[i

这里,函数f(i)(0[i

i c=f(i)=(L-1)#E i k=0p k,0[i

3直方图均衡化模型

直方图均衡化已有很长的发展历史,但还没有一定的数学理论可解释灰度级变换式(2)是如何得到的.从图像对比度出发,本文提出直方图均衡化灰度级变换的最优化数学模型.

假设直方图均衡化灰度级变换定义为

f B{0,1,,,L-1}y{0,1,,,L-1}

其中f(i)=E i j=0s j(0[i

s i\0(0[i

在文献[11]定义图像对比度G(s)=E0[j

max E L-1i=0p i ln(s i)(3)s.t.(1)s i\0(0[i

(2)E L-1i=0s i=L*;

(3)0

该模型的最优解为s

i

=L*p i,0[i

i c=|f(i)|=L*E i j=0p j,0[i

由于最优化模型式(3)仅利用图像灰度的统计信息,缺乏对像素邻域空间信息的考虑,或者人的视觉对图像感知主观偏好的约束,导致该方法仍与传统直方图均衡化存在类似不足,于是文献[12,13]提出了信息熵保持不变的可变灰度级映射方法,但灰度级映射是经验型的,缺乏坚实的数学理论作支撑,很难引起学者们的高度重视.

4直方图均衡化的改进模型

在文献[11]构造最优对比度准则时融合先验信息的启发下,利用传统综合评价中的几何加权平均法,并考虑人的视觉感知主观偏好特性,提出了一种直方图均衡化的改进最优化模型.

max F L-1i=0s(p i+K w i)

i

(5) s.t.

(1)s i>0(0[i

(2)E L-1i=0s i=L*;

(3)0

该模型表达式F L-1i=0s p i i度量了图像对比度,其值越大则对比度越明显.F L-1i=0s w i i反映了图像本身的先验信息,其值越大则利用先验信息越丰富.另外,该最优化对比度模型的目标函数可等价为E L-1i=0(p i+K w i)ln s i,于是采用拉格朗日乘子法获得其最优化模型式(5)

的最优解为

s i=

L*(p i+K w i)

1+K E L-1j=0w j

,0[i

该模型其最优解在L*=L-1条件下所对应的灰度级映射表达式为

599

第3期吴成茂:直方图均衡化的数学模型研究

特别地,若E L-1j=0w j=1时,则有

i c=f(i)=L-1

1+K

E i

j=0

p j+

(L-1)K

1+K

E i

j=0

w j,0[i

(8)

该式反映了主观偏好与客观信息相融合的灰度级映射法实现直方图均衡化增强的目的.更进一步,若w

j

=

L-1(0[j

衡化方法i c=f(i)=(L-1)E i j=0w j.因此,本文几何加权最优化模型是传统直方图均衡化,以及文献[6]可调直方图均衡化的一般推广.另外,灰度级映射式相比传统直方图均衡化,以及文献[6]可调直方图均衡化的最大优势在于能够对灰度级概率p i=L-1(0[i

5实验及结果分析

针对彩色图像增强问题,首先将RGB颜色空间的彩色图像转化为HSV颜色空间的彩色图像,仅对其亮度进行增强处理,再将增强结果其转化为RGB颜色空间的彩色图像显示.

511不同增强方法的时间测试

从理论分析可获得传统直方图均衡化的时间复杂度为O(L),文献[11]增强法的时间复杂度为O(L3),本文所建议的改进最优化对比度模型增强法的时间复杂度为O(L).为了比较这些增强法的时间差异性,本文采用4幅彩色图像(大小分别为1024*683、756* 506、800*533、600*400)进行测试(环境:酷睿双核CP U,内存4GB,MATLAB编程),其详细结果如图1和表1所示(其中灰度级映射式(8)中的K=2,w j=L-1,0[j

表1不同增强法时间开销(单位:s)

图片文献[11]增强法直方图均衡化本文式(8)增强法

台灯图片25155010958214063

日落图片13262010469018905

图书图片13543010469110469

广场图片8618010313013594

512几何加权最优化模型的增强测试

为了进一步证实本文所建议的最优化模型式(5)

所对应灰度级映射式(8)(参数K=1~5,w

j =L-1,0[j

测试,其详细情况如图2所示,其中子图c表示本文所

建议式(8)所获得增强结果(图片1、2和4的K=1,图

片3的K=5).从图2所示的4幅图像增强结果来看,

采用传统直方图均衡化增强结果明显不满意;然而采

用本文式(8)进行增强所获结果明显较合理,主观感知

满意且与原图像颜色相协调.

另外,为了研究灰度级映射表达式(8)中的参数K

和主观偏好权系数w

j

对图像增强效果的影响,下面针对图1所示的书房图片选取参数K分别为1、5和10,以

及参数w

j

=L-12k(0[j[L#2-k-1)且w j=0(2-k L[j [L-1),k=0,1,3,5进行分组增强测试,其详细结果

如图3所示.

600电子学报2013年

从图3所示的系列增强结果来看,参数K和主观

偏好权系数w的选取对图像增强效果有很大影响.一般而言,参数K可选取范围为1至5,灰度级偏好权系数所对应的方差应不宜过大,才能使图像增强效果令人满意.另外,若偏好权系数固定且参数K越大,导致本文所建议的最优化模型增强法所对应的增强效果越差.若参数K固定且偏好权系数所对应的信息熵适中,有利于图像增强效果的改善需要.

513几何加权最优模型参数选取方法

针对带有约束的最优化问题(5),其最优解L*=L -1,w j=L-1,0[j

j

=L-1(0[j

(4)文献[14]给出了一种基于灰度直方图概率所对应的信息能量法确定参数K的经验值且能满足大多数图像增强的需要.

另外,针对实际图像而言,若其灰度级概率分布呈均匀分布,采用传统直方图方法是无法达到改善对比度的目的.此时,可采用本文所建议的方法对其进行增强,特别是对某些灰度级图像信息存在一定偏好时,可

将其偏好权系数w

j

选取为非零,其它灰度级的偏好权系数选取为0,以便增强后的图像能满足需要.但是,若无法确定偏好灰度级时,可采用文献[15]中基于混沌的

文化粒子群算法生成w

j

(0[j

6结论

直方图均衡化是图像增强中广泛应用的重要方法之一,但缺乏严格数学理论基础,不利于其深入研究和广泛应用等需要.为此,本文建立了直方图均衡化灰度级映射最优化数学模型,不仅完善了现有直方图均衡化理论,而且对于局部直方图均衡化理论的研究将会有一定的指导作用.

另外,有关算术加权平均最优化模型,以及广义调和加权最优化模型的讨论可参考本文讨论,限于篇幅有限而省略.

致谢感谢审稿人给本文提出的参考意见.

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作者简介

吴成茂男,1968年10月出生于四川省仪

陇县.现为西安邮电大学电子工程学院高级工程

师、硕士生导师.在国内外发表学术论文80余

篇.

E-mail:wuchengmao123@sohu.c om

602电子学报2013年

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sub_wd=floor(wd/wdiv); sub_hd=floor(hd/hdiv); for row=1:2 for col=1:5 pic1=pic0((row-1)*sub_hd+1:row*sub_hd+1,(col-1)*sub_wd+1:col*sub_ wd+1); figure(2),imshow(pic1); imwrite(pic1,['G: \image\'num2str(row) '-'num2str(col) '.jpg'],'jpg'); %存储图像 end end %————————图像处理部分 cd 'G:\pic' x1=imread('1-3.jpg'); %目标读取图像第一行第三幅人脸图像 x2=imread('1-4.jpg'); %第一行第四幅人脸图像 x3=imread('1-5.jpg'); %第一行第五幅人脸图像 x4=imread('2-1.jpg'); %第二行第一幅人脸图像 x5=imread('2-5.jpg'); %第二行第五幅人脸图像 %matlab 自动确定阈值的方法，大津法，类间方差 level1=graythresh(x1); level2=graythresh(x2); level3=graythresh(x3); level4=graythresh(x4); level5=graythresh(x5); %用得到的阈值直接对图像进行二值化处理并显示 BW1=im2bw(x1,level1); BW2=im2bw(x2,level2); BW3=im2bw(x3,level3); BW4=im2bw(x4,level4); BW5=im2bw(x5,level5); subplot(1,5,1),imshow(BW1); subplot(1,5,2),imshow(BW2); subplot(1,5,3),imshow(BW3); subplot(1,5,4),imshow(BW4); subplot(1,5,5),imshow(BW5); 2.实验结果显示 分割结果截图：

数字图像处理试题及参考答案

一、填空题（每题1分，共15分） 1、列举数字图像处理的三个应用领域医学、天文学、军事 1024?，256个灰度级的图像，需要8M bit。 2、存储一幅大小为1024 3、亮度鉴别实验表明，韦伯比越大，则亮度鉴别能力越差。 4、直方图均衡化适用于增强直方图呈尖峰分布的图像。 5、依据图像的保真度，图像压缩可分为无损压缩和有损压缩 6、图像压缩是建立在图像存在编码冗余、像素间冗余、心理视觉冗余三种冗余基础上。 7、对于彩色图像，通常用以区别颜色的特性是色调、饱和度 亮度。 8、对于拉普拉斯算子运算过程中图像出现负值的情况，写出一种标定方法： 二、选择题（每题2分，共20分） 1、采用幂次变换进行灰度变换时，当幂次取大于1时，该变换是针对如下哪一类图像进行增强。（B ） A 图像整体偏暗 B 图像整体偏亮 C图像细节淹没在暗背景中D图像同时存在过亮和过暗背景 2、图像灰度方差说明了图像哪一个属性。（B ） A 平均灰度 B 图像对比度 C 图像整体亮度D图像细节 3、计算机显示器主要采用哪一种彩色模型（ A ） A、RGB B、CMY或CMYK C、HSI D、HSV 4、采用模板［-1 1］T主要检测（ A ）方向的边缘。 A.水平 B.45? C.垂直 D.135? 5、下列算法中属于图象锐化处理的是：( C ) A.低通滤波 B.加权平均法 C.高通滤波 D. 中值滤波 6、维纳滤波器通常用于（ C ） A、去噪 B、减小图像动态范围 C、复原图像 D、平滑图像 7、彩色图像增强时， C 处理可以采用RGB彩色模型。 A. 直方图均衡化 B. 同态滤波 C. 加权均值滤波 D. 中值滤波 8、__B__滤波器在对图像复原过程中需要计算噪声功率谱和图像功率谱。 A. 逆滤波 B. 维纳滤波 C. 约束最小二乘滤波 D. 同态滤波 9、高通滤波后的图像通常较暗，为改善这种情况，将高通滤波器的转移函数加上一常数量以便引入 一些低频分量。这样的滤波器叫 B 。 A. 巴特沃斯高通滤波器 B. 高频提升滤波器 C. 高频加强滤波器 D. 理想高通滤波器 10、图象与灰度直方图间的对应关系是 B __ A.一一对应 B.多对一 C.一对多 D.都不 三、判断题（每题1分，共10分） 1、马赫带效应是指图像不同灰度级条带之间在灰度交界处存在的毛边现象。（√）

活动方案之数字化图书馆建设方案

数字化图书馆建设方案 【篇一：数字图书馆设计方案】 数字图书馆设计方案 一、系统简介 一个人的学生时代，除了课堂学习外，图书馆内的阅读占据着重要 的地位。随着现代信息科技的迅猛发展，计算机多媒体技术和网络 通讯技术的成熟，现在人们已经能够通过计算机网络很方便地处理、传输多种媒体信息，实现资料的查询和阅览。人们的需求是科技发 展最强大的推动力，数字化图书馆就是在这种情况下出现的。 数字化图书馆的核心是现代化的视听阅览室，它也是学校教育现代 化的重要标志之一。一般来说，阅览室的发展经历了三个阶段： 从阅览室的发展历程来看，信息数字化是现代阅览室的标志和归宿。以计算机多媒体技术和网络技术为主导的数字化视听阅览室将逐步 淘汰纯粹的文字阅览和音像资料阅览，建立数字化视听阅览室已成 为当今信息化社会的一大趋势。 学校既要为学生创造集中教学的环境，又要重视创设学生个别化学 习环境。如果说课堂作为学生集中式学习的重要场所而存在，那么 数字化视听阅览室作为学生个别化学习的场所也是不可缺少的。 素质教育的推行，要求学校加强学生学习能力的培养；数字化视听 阅览室作为课堂教学的重要补充，将对学生信息获取、传输和加工 处理能力的培养起到不可替代的作用。二十一世纪是知识经济社会，是终生学习的社会，而终生学习最重要的方式就是阅读。要培养具 备创新思维的人才，就要求学生在学校里要学会学习。为学生建设 良好的阅读、学习环境，培养学生的学习能力、合作能力正是数字 化图书馆解决方案的设计目标。 二、系统功能 1.提供丰富的信息资源 在信息社会，信息量大，在有限时间里，要获得大量信息与知识， 在传统阅读、学习模式可望不可及。数字图书馆内包含大量的传统、现代信息资源，象图书、电子图书、教学光盘、视频资料、声频资 料等，教师与学生可同时获取大量信息，大大提高学习能力和效率。 2.视听阅览 传统图书馆借书，一般要先查书名索引卡，填索书单，由图书馆工 作人员进书库找书。不过经过这些手续，也可能因书已借出而借不

数字图像处理实验报告--直方图均衡化

数字图像处理实验报告 实验名称：直方图均衡化 ： 班级： 学号： 专业：电子信息工程（2+2） 指导教师：华华 实验日期：2012年5月24日

直方图均衡化 图像对比度增强的方法可以分成两类:一类是直接对比度增强方法;另一类是间接对比度增强方法。直方图均衡化是最常见的间接对比度增强方法。直方图均衡化则通过使用累积函数对灰度值进行“调整”以实现对比度的增强。 直方图均衡化处理的“中心思想”是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度围的均匀分布。直方图均衡化就是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像素值，使一定灰度围的像素数量大致相同。直方图均衡化就是把给定图像的直方图分布改变成“均匀”分布直方图分布。 缺点： 1）变换后图像的灰度级减少，某些细节消失； 2）某些图像，如直方图有高峰，经处理后对比度不自然的过分增强。 直方图均衡化是图像处理领域中利用图像直方图对对比度进行调整的方法。 这种方法通常用来增加许多图像的局部对比度，尤其是当图像的有用数据的对比度相当接近的时候。通过这种方法，亮度可以更好地在直方图上分布。这样就可以用于增强局部的对比度而不影响整体的对比度，直方图均衡化通过有效地扩展常用的亮度来实现这种功能。 直方图均衡化的基本思想是把原始图的直方图变换为均匀分布的形式，这样就增加了象素灰度值的动态围从而可达到增强图像整体对比度的效果。设原始图像在(x，y)处的灰度为f，而改变后的图像为g，则对图像增强的方法可表述为将在(x，y)处的灰度f映射为g。在灰度直方图均衡化处理中对图像的映射函数可定义为:g = EQ (f)，这个映射函数EQ(f)必须满足两个条件(其中L为图像的灰度级数): (1)EQ(f)在0≤f≤L-1围是一个单值单增函数。这是为了保证增强处理没有打乱原始图像的灰度排列次序，原图各灰度级在变换后仍保持从黑到白(或从白到黑)的排列。 (2)对于0≤f≤L-1有0≤g≤L-1，这个条件保证了变换前后灰度值动态围的一致性。 累积分布函数即可以满足上述两个条件，并且通过该函数可以完成将原图像f的分布转换成g的均匀分布。此时的直方图均衡化映射函数为: gk = EQ(fk) = (ni/n) = pf(fi) ， (k=0，1，2，……，L-1) 上述求和区间为0到k，根据该方程可以由源图像的各像素灰度值直接得到直方图均衡化后各像素的灰度值。在实际处理变换时，一般先对原始图像的灰度情况进行统计分析，并计算出原始直方图分布，然后根据计算出的累计直方图分布求出fk到gk的灰度映射关系。在重复上述步骤得到源图像所有灰度级到目标图像灰度级的映射关系后，按照这个映射关系对

数字图书馆建设发展趋势的探讨

数字图书馆建设发展趋势的探讨 摘要：文中针对数字图书馆的发展为目的探讨了数字图书馆储存和媒体多样化，对不同的媒体采用不同的存储与压缩方式，根据不同的读者拥有多种语言检索，主动地为读者提供所需的信息资源，提供导航式和个性化服务，分析了数字图书馆模式的组成即：网络和通讯；信息资源，数据库管理和检索系统以及附加的咨询系统。实现数字图书馆的相关标准和规X，采用不同的元数据格式，利用网络接口等功能全文检索信息资源。 关键词：数字图书馆读者信息资源数据库 每个读者都有在图书馆查阅资料，借阅书刊，在书的海洋中遨游的经历，但是数字图书馆却是内容无限、图文并茂、无边无界的数字化的空间。对数字图书馆有各种各样的定义。数字图书馆不是简单的将信息资源进行数字化处理，或者仅仅建立一个图书馆计算机管理系统。怎样才是真正的数字图书馆的内容和含义呢？所谓数字图书馆，就是拥有多种媒体，内容丰富的数字化信息资源，是一种能为读者方便、快捷地提供信息的服务机制，数字图书馆是一个完整的系统，它由分布的大规模和组织的数据库和知识库进行一致性的访问，并获取自己所需的最终信息资料。 一、数字图书馆的特征 1．数字图书馆海量存蓄和媒体多样化 图书馆的基础是书刊文献信息资源，而数字图书馆的基础是数字信息资源。由于社会的进步促使信息产量飞速增长，网络的普及和

电子出版物等及科技新型手段使得信息的发布和使用更便利。这样的形式对图书馆来说信息的收集量，处理量和储存量也相应的不断增大。从图书馆存储信息的度量单位由kb、mb、到cb、tb甚至pb 就是一个数字图书馆需要拥有海量存储的极好例子。 数字图书馆的存储介质由传统的纸质转变为多种媒体、数字信号可以处理多种媒体的信息，如文字、声音、图像、动画、三维体、虚拟空间等。对于这些不同的媒体可以采用不同的文件存储格式和压缩方式，目前，常见的在电子图书采用的文件格式txt、doc、pdf、html、sgml、xml、wav、mp2、gif、jpeg、mpeg等。这些媒体信息仅仅对其数字化是远远不够的，需要图书馆的专业人员对信息内容加以再加工，根据各种媒体的特性进行标引、数据加工、限制、缩放等。 2．具有良好的网络应用环境和管理方法 一个良好的、高速的网络运行环境是运行数字化图书馆的基础。在这样的网络环境中，人们对数字信息的存取已经突破了数字信息存放的地点的限制，然而在网络空间中，我们还是需要人为的加上一些限制，必须重视网络空间的安全。在数字图书馆中也应根据各种应用本身的需要来划分不同的层次，网上用户的使用层次也根据各馆的政策和规定检索不同层次的信息。读者在对传统的图书馆的使用中，往往被图书馆的地理位置所束缚，图书馆和图书馆之间的相互使用性，无法更好的发挥。而数字图书馆已远远超越了地理位置的限制，通过网络和计算机，将全国甚至全世界的数字图书馆有

深入探讨数字化图书馆建设发展

深入探讨数字化图书馆建设发展 在当今社会生活中，数字一词已经走进了社会行业中的各个领域，我们正在步入一个由数字、网络为标志的信息化社会。现在数字已经成为信息的载体。信息存取实现了自由化，信息资源实现了共享化，知识传播范围拓展了，信息传递速度加快了，信息资源价值也提升了。那么如何构建数字时代图书馆信息资源保障体系，提供给用户一个实体资源和虚拟资源平衡、融合的信息保障环境，是数字化进程中的图书馆要解决的重要课题。 一、数字时代图书馆信息资源的构成及影响 数字化技术对图书馆馆藏资源的影响，就是“馆藏”被赋予了新的含义，馆藏不再仅仅是对文献的物质拥有和物权占有，馆藏概念的核心已超越了文献的承载者——物，而更加贴近文献的本质，即实物所承载的对象——信息。数字化文献在网络的交流平台上成为图书馆的虚拟馆藏。作为数字时代的图书馆馆藏资源，既包括图书馆实际拥有的基于物权转移的实体资源，又包括在使用中不发生物权转移，图书馆只具有使用权的虚拟馆藏。也就是说图书馆的馆藏资源涵盖了馆藏中未数字化的以纸为介质的印刷型文献、单机版电子文献和馆藏中已数字化的电子信息等实体资源，以及图书馆通过网络途径以协议或授权服务方式获得的网络数据库或网络信息等虚拟资源。即图书馆本馆的实体资源、共建共享系统内的资源以及网上免费资源等各种类型，共同构成了数字时代图书馆可供服务的资源基础。而具有雄厚基础的传统实体文献资源和强有力的信息组织形式的数字化资源，决定了二者不可能一支独秀，而要协同共建。因为对图书馆的用户来说，更关注的是所需信息的可获取性，而不是资源类型和信息存放的位置，因此对于图书馆来说，实体馆藏资源和虚拟馆藏资源的建设具有同样重要的意义，图书馆应不断探索寻求网络环境下两种资源的最佳结合点。 二、数字时代图书馆信息资源的发展特点 信息无论以何种形式存在，对图书馆来说，信息资源建设的任务只有一个，就是对各种媒介信息进行筛选、整序、组织，使信息更好地成为传播给用户利用的资源，在用户需要时可以无障碍地获取。就是说，这些资源的类型可以多元化，获取渠道可以多元

数字图像处理实验报告

数字图像处理实验报告 实验一数字图像基本操作及灰度调整 一、实验目的 1)掌握读、写图像的基本方法。 2)掌握MATLAB语言中图像数据与信息的读取方法。 3)理解图像灰度变换处理在图像增强的作用。 4)掌握绘制灰度直方图的方法，理解灰度直方图的灰度变换及均衡化的方 法。 二、实验内容与要求 1.熟悉MATLAB语言中对图像数据读取，显示等基本函数 特别需要熟悉下列命令：熟悉imread()函数、imwrite()函数、size()函数、Subplot（）函数、Figure（）函数。 1)将MATLAB目录下work文件夹中的forest.tif图像文件读出.用到imread， imfinfo 等文件，观察一下图像数据，了解一下数字图像在MATLAB中的处理就是处理一个矩阵。将这个图像显示出来（用imshow）。尝试修改map颜色矩阵的值，再将图像显示出来，观察图像颜色的变化。 2)将MATLAB目录下work文件夹中的b747.jpg图像文件读出，用rgb2gray() 将其 转化为灰度图像，记为变量B。 2.图像灰度变换处理在图像增强的作用 读入不同情况的图像，请自己编程和调用Matlab函数用常用灰度变换函数对输入图像进行灰度变换，比较相应的处理效果。 3.绘制图像灰度直方图的方法，对图像进行均衡化处理 请自己编程和调用Matlab函数完成如下实验。 1)显示B的图像及灰度直方图，可以发现其灰度值集中在一段区域，用 imadjust函 数将它的灰度值调整到[0，1]之间，并观察调整后的图像与原图像的差别，调整后的灰

度直方图与原灰度直方图的区别。 2) 对B 进行直方图均衡化处理，试比较与源图的异同。 3) 对B 进行如图所示的分段线形变换处理，试比较与直方图均衡化处理的异同。 图1.1 分段线性变换函数 三、实验原理与算法分析 1. 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。 1) 图像反转 灰度级范围为[0, L-1]的图像反转可由下式获得 r L s --=1 2) 对数运算：有时原图的动态范围太大，超出某些显示设备的允许动态范围， 如直接使用原图，则一部分细节可能丢失。解决的方法是对原图进行灰度压缩，如对数变换： s = c log(1 + r )，c 为常数，r ≥ 0 3) 幂次变换： 0,0,≥≥=γγc cr s 4) 对比拉伸：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： 其对应的数学表达式为：

数字图像处理试题集(终版)

第一章引言 一.填空题 1. 数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。数字阵列中的每个数字，表示数字图像的一个最小单位，称为_像素_。 2. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是从图像到图像的处理，如图像增强等；二是_从图像到非图像的一种表示_，如图像测量等。 3. 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：一是_从图像到图像的处理_，如图像增强等；二是从图像到非图像的一种表示，如图像测量等。 4. 图像可以分为物理图像和虚拟图像两种。其中，采用数学的方法，将由概念形成的物体进行表示的图像是虚拟图像_。 5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。其中，_图像重建_的目的是根据二维平 面图像数据构造出三维物体的图像。 二.简答题 1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的5种。 ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。 ②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。 ③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。 ④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。 ⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。 2. 什么是图像识别与理解？ 图像识别与理解是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望 获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。比如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。 4. 简述数字图像处理的至少5种应用。 ①在遥感中，比如土地测绘、气象监测、资源调查、环境污染监测等方面。 ②在医学中，比如B超、CT机等方面。 ③在通信中，比如可视电话、会议电视、传真等方面。 ④在工业生产的质量检测中，比如对食品包装出厂前的质量检查、对机械制品质量的监控和筛选等方面。 ⑤在安全保障、公安方面，比如出入口控制、指纹档案、交通管理等。 5. 简述图像几何变换与图像变换的区别。 ①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等，这些方法在图像配准中使用较多。 ②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。

高校图书馆数字化建设状况分析【文献综述】

毕业论文文献综述 信息管理与信息系统 高校图书馆数字化建设状况分析 随着新经济的迅猛发展，谁将新知识迅速转化为资本，谁的经济就能快速发展。而知识的进步又依赖与教育事业的发展，需要大力培养一批高素质的优秀人才。数字图书馆自20世纪90年代初在美国问世以来，经过十余年发展已经形成难以计数的项目和成果，数字图书馆的概念和应用逐渐地深入人心，它已经成为人们日常工作、学习不可或缺的有效工具（王建文，2005）[1]。由于传统的图书馆已远远不能满足师生们的需求，因此目前大多数高校图书馆正在走数字化的道路，向新型的、现代化的数字图书馆方向发展。至今，对数字图书馆还没有一个十分明确、统一、完整的定义，对其称谓也多种多样，如电子图书馆( Electronic Library)、无墙图书馆( No wall Library)、网络图书馆( Net Library)、虚拟图书馆( Virtual Library) 等（周发容，2006）[2]。那到底数字化图书馆的目前的现状如何？数字化图书馆的建成对高校有什么重要意义？各高校在数字化建设中遇到哪些困难？这些都是需要探讨的问题。 1 数字图书馆的发展状况 数字图书馆的前期，称为电子图书馆，它包含有电子模拟信息和资料，此外，数字图书馆又称虚拟图书馆、网上图书馆，采用现代高新技术所支持的数字信息资源系统，将从根本上改变目前因特网上信息分散，不便使用的现状，数字图书馆将成为没有时空限制、便于使用超大规模的知识信息中心（倪晓仑，2009）[3]。数字图书馆的主要来源包括艺术、科学和第二手资料（记录和传播发展学术活动）等开放式学术，它的使命是开发、储存、提供、获取和用电子方式收集那些可以用来学习艺术、建筑以及人类其他领域的高品质的数字图像及相关材料（Donald Waters，2001）[4]。 在我国，数字图书馆的发展较晚，各高校图书馆的建设也各不相同。从整体上看，中国国家图书馆已迈开数字化步伐，正在实施“中国国家试验型数字图书馆计划”，该计划是国务院文化部倡议，以国家图书馆、北图、上图、南图、深图等国内主要公共图书馆为参与主体的试验示范项目，目标是建立一个从内容上和技术上具有一定典型意义的数字图书馆原型，通过遍布全国的数字通讯网，依托即将建成的“金图工程”向全国乃至全球提供网络服务，并为我国大规模建设数字图书馆工程提供样板（丛淑丽，2003）[5]。

图像处理实验报告

重庆交通大学 学生实验报告 实验课程名称数字图像处理 开课实验室数学实验室 学院理学院年级信息与计算科学专业 2 班学生姓名李伟凯学号631122020203 开课时间2014 至2015 学年第 1 学期

实验（一）图像处理基础 ?实验目的 学习Matlab软件的图像处理工具箱，掌握常用的一些图像处理命令；通过编程实现几种简单的图像增强算法，加强对图像增强的理解。 ?实验内容 题目A.打开Matlab软件帮助，学习了解Matlab中图像处理工具箱的基本功能；题目B.掌握以下常见图像处理函数的使用： imread( ) imageinfo( ) imwrite( ) imopen( ) imclose( ) imshow( ) impixel( ) imresize( ) imadjust( ) imnoise( ) imrotate( ) im2bw( ) rgb2gray( ) 题目C.编程实现对图像的线性灰度拉伸y = ax + b，函数形式为：imstrech(I, a, b)； 题目D.编程实现对图像进行直方图均衡化处理，并将实验结果与Matab中imhist 命令结果比较。 三、实验结果 1）．基本图像处理函数的使用： I=imread('rice.png'); se = strel('disk',1); I_opened = imopen(I,se); %对边缘进行平滑 subplot(1,2,1), imshow(I), title('原始图像') subplot(1,2,2), imshow(I_opened), title('平滑图像') 原始图像平滑图像

图像处理实验3(习题教学)

昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （2016—2017学年第一学期） 课程名称：数字图像基础开课实验室： 2016年月日 年级、专业、班学号姓名成绩 实验项目名称图像增强（1）指导教师 教师评语 该同学是否了解实验原理： A.了解□ B.基本了解□ C.不了解□ 该同学的实验能力： A.强□ B.中等□ C.差□ 该同学的实验是否达到要求： A.达到□ B.基本达到□ C.未达到□ 实验报告是否规范： A.规范□ B.基本规范□ C.不规范□ 实验过程是否详细记录： A.详细□ B.一般□ C.没有□ 教师签名： 2016年 11月 16日 一、实验目的及内容 目的：掌握和熟悉Matlab编程环境及语言；掌握直方图统计的算法和用途。 内容： 1.调试教材P25页例 2.1输出类似教材图2.3的结果。 2.调试教材P33页例2.4，编写一个程序，分别使用imhist、bar、stem、plot四种方式 显示一幅灰度图像的直方图 3.调试教材P37页例2.5。 4.直方图均衡化的公式如下所示： 11 ()() k k j k k r j j j n s T r p r n == === ∑∑ 根据上式及课堂所讲直方图均衡化原理及方法，自己写一个Matlab函数实现对灰度图像的直方图均衡化功能（类似于Matlab提供的hist eq函数）。（提示：实现中使用Matlab函数cumsum（P38）可能会使程序简单些）。

二、要求 1.描述直方图的概念并解释直方图均衡化原理。 2.程序结构清晰，运行结果正确。 3.对于第1、2、3小题在实验报告中给出所调试的程序，及其运行结果，对第4小题 描述程序的设计、实现和结果，并对结果进行分析。

图书馆数字化建设总结

图书馆数字化建设总结 1人力资源是高校图书馆数字化建设的关键 人力资源，即数字图书馆的专业人员、管理人员及其后续储备人才，是建设数字图书馆的关键。建设数字图书馆必须确立“以人为本”。传统图书馆时代的工作人员的工作基本模式是人与书的结合，或者说是以书为媒介与读者的结合，也就是人与人的结合。而数字图书馆时代图书馆员工作的基本模式是人与计算机的结合，也就是所谓的“人机结合”，工作人员得通过计算机和计算机通讯来获取或提供信息服务。因此，数字时代图书馆员既要有扎实的传统图书馆学知识，又要兼备本文来源于文秘知音网站计算机技术、技术、通讯技术知识，并要通晓知识产权(版权)保护和安全维护知识，即是通才、复合型的人才。美国报刊曾称：电脑图书馆管理员、对答技术人员是21世纪头10年将问世的10种兴起职业中的两种稀缺人才。而在我国由于图书馆数字化起步较晚，计算机在全社会普及率不很高，目前，各类高校特别是地方高校图书馆尚囿于传统的馆藏、借阅工作模式。工作人员中的“两多”和“两少”现象较为普遍，即低学历者多，非图书馆专业毕业者多；图书馆学专业者少，懂信息技术者更少。因此，高校图书馆要实施数字化建设，首先要解决人力资源这条“短腿”问题，必须注重对现有人员的信息素质培养，突出图书馆信息技术、技术的专业教育，使之紧跟信息化的发展步伐。同时，要花大力气进一批能驾驭计算机开发、运行管理和维护的专业人才，并配备若干名知识产权方面的专业人才，为图书馆的数字化改造、信息化发展和化管理作好人力资源的准备。 2传统图书馆与数字图书馆技术融合是现代图书馆发展的主体方向传统图书馆和数字图书馆的区别只是图书馆在发展阶段上的区别，并不是本质意义上的区别。因为计算机的大规模普及和Internet的畅通为数字图书馆的产生和发展提供了前提条件，而传统图书馆的馆藏、分类、编目、查询、资源共享、传递等固有的模式，则是数字图书馆产生与发展的坚实基础，没有传统的图书馆，就没有日后的数字图书馆。 传统图书馆和数字图书馆的这种既有区别又具有内在发展联系使图书馆人认识到传统图书馆和数字图书馆技术融合是现代图书馆发展的主体方向。图书馆务必要适应社会信息化的发展，充分应用各类信息技术和环境进行技术革新和服务

遥感数字图像处理习题与答案

《遥感数字图像处理》习题与答案 第一部分 1.什么是图像并说明遥感图像与遥感数字图像的区别。 答：图像（image）是对客观对象的一种相似性的描述或写真。图像包含了这个客观对象的信息。是人们最主要的信息源。 按图像的明暗程度和空间坐标的连续性划分，图像可分为模拟图像和数字图像。模拟图像（又称光学图像）是指空间坐标和明暗程度都连续变化的、计算机无法直接处理的图像，它属于可见图像。数字图像是指被计算机储存，处理和使用的图像，是一种空间坐标和灰度都不连续的、用离散数字表示的图像，它属于不可见图像。 2.怎样获取遥感图像 答：遥感图像的获取是通过遥感平台搭载的传感器成像来获取的。根据传感器基本构造和成像原理不同。大致可分为摄影成像、扫描成像和雷达成像三类。 m= 3.说明遥感模拟图像数字化的过程。灰度等级一般都取2m（m是正整数），说明8时的灰度情况。 答：遥感模拟图像数字化包括采样和量化两个过程。 ①采样：将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样。空间采样可以将模拟图像具有的连续灰度（或色彩）信息转换成为每行有N个像元、每列有M个像元的数字图像。 ②量化：遥感模拟图像经离散采样后，可得到有M×N个像元点组合表示的图像，但其灰度（或色彩）仍是连续的，不能用计算机处理。应进一步离散、归并到各个区间，分别用有限个整数来表示，称为量化。 m=时，则得256个灰度级。若一幅遥感数字图像的量化灰度级数g=256级，则灰当8 度级别有256个。用0—255的整数表示。这里0表示黑，255表示白，其他值居中渐变。由于8bit就能表示灰度图像像元的灰度值，因此称8bit量化。彩色图像可采用24bit量化，分别给红，绿，蓝三原色8bit，每个颜色层面数据为0—255级。 4.什么是遥感数字图像处理它包括那些内容 答：利用计算机对遥感数字图像进行一系列的操作，以求达到预期结果的技术，称作遥感数字图像处理。 其内容有： ①图像转换。包括模数（A/D）转换和数模（D/A）转换。图像转换的另一种含义是为使图像处理问题简化或有利于图像特征提取等目的而实施的图像变换工作，如二维傅里叶变换、沃尔什-哈达玛变换、哈尔变换、离散余弦变换和小波变换等。 ②数字图像校正。主要包括辐射校正和几何校正两种。 ③数字图像增强。采用一系列技术改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度、对比度，突出所需信息的工作称为图像增强。图像增强处理不是以图像保真度为原则，而是设法有选择地突出便于人或机器分析某些感兴趣的信息，抑制一些无用的信息，以提高图像的使用价值。 ④多源信息复合（融合）。 ⑤遥感数字图像计算机解译处理。

图书馆数字化建设初探

图书馆数字化建设初探 【摘要】高校图书馆是文献信息中心，是为教学和科研服务的学术性机构，是学校信息化和社会信息化的重要基地，是体现学校办学水平的重要标志。 【关键词】高校图书馆；数字化；数字化建设 1 建设数字图书馆的意义 图书馆是文献信息中心，是为教学和科研服务的学术性机构，是教书育人的重要阵地，是学校信息化和社会信息化的重要基地，是体现学校办学水平的重要标志。信息时代在呼唤数字图书馆，教学的发展也在呼唤数字图书馆。数字图书馆改变了传统图书馆的静态书本式服务特征，实现了多媒体存取、远程网络传输、智能化检索、跨库无缝链接，创造出超时空服务的全新信息环境。 所谓数字图书馆就是对高度价值的图象、文本、语音、音响、影象、影视、软件和科学数据等多媒体信息进行收集，组织规范性的加工，进行高质量保存和管理，实施知识增值，并提供在网络上高速横向跨库连接的电子存取服务。数字图书馆的特点是收藏数字化、操作电脑化、传递网络化、信息存储自由化、资源共享化、结构连接化。数字图书馆的建设，不仅给图书馆事业带来一场革命，而且为科学文化传播打开了新的电子时代的大门。数字化图书馆是运行在局域网上，没有时空限制，便于使用的超大规模的知识信息储存和服务系统。与传统图书馆藏书不同的是，数字图书馆中众多文献，不再孤立地散步与世界各地的图书馆中，而是永久性存储在光、磁介质之中，或流动在全球信息网络上，成为人类共享的知识财富。 2 数字图书馆建设平台需求 利用信息技术建立起来的数字图书馆，通过文献资源和VOD视频资源建设，成为公共信息枢纽中心，更好地为读者提供一个良好的阅读、检索共享平台和个性化的信息服务。解决图书馆在构建数字图书馆需要花费大量的时间、金钱和使用不方便、维护设备复杂，技术难度大的问题。图书馆用非常小的投入就可以构建一个介面人性化，易于使用，功能齐全，资源丰富多彩的多媒体立体化数字图书馆资源中心 2.1 采用国际通用的数字图书馆技术解决方案 数字图书馆采用国际数字出版的权威、OEB标准的发起者和制订者——Adobe PDF技术方案，图书内容全息数字化，可实现便捷的复制、缩放、批注及复合检索等功能；存储格式先进，占用的数据量小。可以实现在线IE阅读和下载阅读。Adobe PDF是国际电子书事实上的通行标准，为联合国教科文组织等多家国际国内机构采用的主要文档格式。

直方图均衡化及直方图规定化

《数字图像处理》实验 报告（二） 学号：____________ 姓名：__________ 专业：____ 课序号：__________ 计算机科学与技术学院

实验2直方图均衡化 一、实验学时：4学时（本部分占实验成绩的40%） 二、实验目的： 1、理解直方图均衡化的原理及步骤； 2、编程实现图像（灰度或彩色）的直方图均衡化。 三、必须学习和掌握的知识点： 直方图均衡化是一种快速有效且简便的图像空域增强方法，在图像处理中有着非常重要的意义，因此要求掌握。 四、实验题目： 编程实现灰度图像的直方图均衡化处理。要求给出原始图像的直方图、均衡化图像及其直方图和直方图均衡化时所用的灰度级变换曲线图。 五、思考题：（选做，有加分） 实现对灰度图像的直方图规定化处理。 六、实验报告： 请按照要求完成下面报告内容并提交源程序、可执行程序文件和实验结果图像。

1、请详细描述本实验的原理： 1.直方图均衡化概述 图像对比度增强的方法可以分成两类:一类是直接对比度增强方法;另一类是间接对比度增强方法。直方图拉伸和直方图均衡化是两种最常见的间接对比度增强方法。直方图拉伸是通过对比度拉伸对直方图进行调整，从而“扩大”前景和背景灰度的差别，以达到增强对比度的目的，这种方法可以利用线性或非线性的方法来实现;直方图均衡化则通过使用累积函数对灰度值进行“调整”以实现对比度的增强。 直方图均衡化的英文名称是Histogram Equalization. 直方图均衡化是图像处理领域中利用图像直方图对对比度进行调整的方法。这种方法通常用来增加许多图像的局部对比度，尤其是当图像的有用数据的对比度相当接近的时候。通过这种方法，亮度可以更好地在直方图上分布。这样就可以用于增强局部的对比度而不影响整体的对比度，直方图均衡化通过有效地扩展常用的亮度来实现这种功能。 2基本思想 直方图均衡化处理的“中心思想”是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。直方图均衡化就是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像素值，使一定灰度范围内的像素数量大致相同。直方图均衡化就是把给定图像的直方图分布改变成“均匀”分布直方图分布。 直方图均衡化的基本思想是把原始图的直方图变换为均匀分布的形式，这样就增加了象素灰度值的动态范围从而可达到增强图像整体对比度的效果。设原始图像在(x，y)处的灰度为f，而改变后的图像为g，则对图像增强的方法可表述为将在(x，y)处的灰度f映射为g。在灰度直方图均衡化处理中对图像的映射函数可定义为:g = EQ (f)，这个映射函数EQ(f)必须满足两个条件(其中L为图像的灰度级数): (1)EQ(f)在0≤f≤L-1范围内是一个单值单增函数。这是为了保证增强处理没有打乱原始图像的灰度排列次序，原图各灰度级在变换后仍保持从黑到白(或从白到黑)的排列。 (2)对于0≤f≤L-1有0≤g≤L-1，这个条件保证了变换前后灰度值动态范围的一致性。 累积分布函数(cumulative distribution function，CDF)即可以满足上述两个条件，并且通过该函数可以完成将原图像f的分布转换成g的均匀分布。此时的直方图均衡化映射函数为: gk = EQ(fk) = (ni/n) = pf(fi) ， (k=0，1，2，……，L-1)