【正文】 (2021 屆 ) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )資料 題 目 名 稱： 基于灰度變換的圖像處理 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 學(xué) 院 (部 )： 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 學(xué) 生 姓 名： 簡(jiǎn)琪櫻 班 級(jí)： 通信 052 學(xué)號(hào) 0540820218 指導(dǎo)教師姓名： 劉立 職稱 副教授 最終評(píng)定成績(jī)： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 2021 屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )資料 第一部分 設(shè)計(jì)說明書 (2021 屆 ) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 基于灰度變換的圖像處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 學(xué) 院 (部 )： 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 學(xué) 生 姓 名： 簡(jiǎn)琪櫻 班 級(jí)： 通信 052 學(xué)號(hào) 0540820218 指導(dǎo)教師姓名： 劉立 職稱 副教授 最終評(píng)定成績(jī) 2021 年 6 月 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 摘 要 圖像是人的視覺基礎(chǔ)，是自然景物的客觀反映，是人類認(rèn)識(shí)世界和人類本身的重要源泉。 圖像是人類獲取和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域必然涉及到人類生活和工作的方方面面。 圖像增強(qiáng)是對(duì)圖像質(zhì)量在一般意義上的改善。當(dāng)無(wú)法知道圖像退化有關(guān)的定量信息時(shí)，可以使用圖像增強(qiáng)技術(shù)較為主觀地改善圖像的質(zhì)量。所以， 圖像增強(qiáng)技術(shù)是用于改善圖像視感質(zhì)量所采取的一種方法。 圖像灰度變換是 圖像增強(qiáng)處理技術(shù)中一種非常基礎(chǔ)、直接的空間域圖像處理方法，也是圖像數(shù)字化軟件和圖像顯示軟件的一個(gè)重要組成部分?；叶茸儞Q是指根據(jù)某種目標(biāo)條件按一定變換關(guān)系逐點(diǎn)改變?cè)瓐D像中每一個(gè)像素灰度值的方法。目的是為了改善畫質(zhì)，使圖像的顯示效果更加清晰。 本文從圖像求反、調(diào)整灰度值、直方圖修正等灰度變換來敘述，并通過設(shè)計(jì)基于灰度變換的圖像增強(qiáng)系統(tǒng)來完成這些功能，實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)。 關(guān)鍵詞： 圖像，灰度，變換，增強(qiáng)，像素 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II ABSTRACT The visual image is the basis of the objective, and to reflect the nature of human understanding of the world and an important source of mankind itself. Image is the main source of Human access and exchange of information， therefore, the field of image processing applications will inevitably involve the human aspects of life and work. Image Enhancement is in the general sense of improvement of image quality. When we don39。t know the quantitative information of image degradation, we can use the image enhancement technology to improve image quality from the subjective. Therefore, image enhancement technology is one way to improve the quality of images from the sense. Image grayscale transformation is a basic and direct method of airspace image processing technology in image enhancement as well as an important ponent of digital image software and image display software. Grayscale transformation is a method to certain objectives in accordance with the conditions under the conditions according to a certain point by point transform the relationship between gray value of pixels. The purpose is to improve the quality, so that the effect of image display is more clearly. In this paper, it discribes from the aspects such as antiimage, adjusting the gray value, histogram amendments, and the design works is based on grayscale transformation of the image enhancement system to acplish these functions to achieve image enhancement. Keywords: image, gray, transform, enhancement, pixel 目 錄 第一章 緒論 1 選題意義及背景 1 研究現(xiàn)狀 1 本文結(jié)構(gòu) 2 第 2 章 圖像增強(qiáng) 3 概述 3 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) III 空域處理增強(qiáng) 4 直接灰度變換 5 直方圖修正 6 中值濾波 9 巴特沃斯濾波 10 第 3 章 系統(tǒng)需求分析 10 系統(tǒng)需求 10 開發(fā)環(huán)境的選擇 12 第 4 章 MATLAB 概述 13 MATLAB 簡(jiǎn)介 13 MATLAB 的特點(diǎn) 14 GUI 設(shè)計(jì) 16 認(rèn)識(shí) GUI 環(huán)境 16 GUI 設(shè) 計(jì)原理 17 GUI 設(shè)計(jì)步驟 18 GUI 組件的布局 18 GUI 控件的屬性控制 18 菜單的添加 19 第 5 章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 系統(tǒng)模塊生成 20 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 22 文件模塊 22 編輯模塊 23 噪聲模塊 32 濾波模塊 34 幫助模塊 38 結(jié) 論 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 42 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) IV 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 第一章 緒論 選題意義及背景 圖像是人 類獲取和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域必然涉及到人類生活和工作的方方面面。隨著人類活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域也將隨之不斷擴(kuò)大。在航天和航空技術(shù)方面、生物醫(yī)學(xué)工程方面、通信工程方面多媒體通信、工業(yè)和工程領(lǐng)域中圖像處理、軍事公安方面、文化藝術(shù)方面圖像處理技術(shù)都有很重要很廣泛的應(yīng)用。從動(dòng)畫制作到軍事偵察照片，從服裝設(shè)計(jì)制作到對(duì)火星照片的處理，圖像處理都扮演著劇組舉足輕重的角色，它已經(jīng)滲入到我們生活的方方面面。 獲得圖像信息是非常重要，但目的不僅僅是為了獲得圖像，而更重要的是將圖像信息進(jìn)行 處理，在大量復(fù)雜的圖像中找出我們所需要的信息。因此圖像信息處理在某種意義上講，比獲得圖像更為重要，尤其是在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代 ,對(duì)圖像信息處理提出了更高的要求，以便更加快速、準(zhǔn)確，可靠地獲得有用信息。 影響系統(tǒng)圖像清晰程度的因素很多，例如室外光照度不夠均勻就會(huì)造成圖像灰度過于集中；由 CCD(攝像頭 )獲得的圖像經(jīng)過 A/D(數(shù) /模轉(zhuǎn)換，該功能在圖像系統(tǒng)中由數(shù)字采集卡來實(shí)現(xiàn) )轉(zhuǎn)換、線路傳送都 會(huì)產(chǎn)生噪聲污染等等。因此圖像質(zhì)量不可避免的降低了，輕者表現(xiàn)為圖像不干凈，難于看清細(xì)節(jié)；重者表現(xiàn)為圖像模糊不清，連概貌也看 不出來。因此，在對(duì)圖像進(jìn)行分析之前，必須要對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行改善。 圖像處理 (image processing)用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析，以達(dá)到所需結(jié)果的技術(shù) [1]。圖像處理一般指數(shù)字圖像處理。數(shù)字圖像是指用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、掃描儀等設(shè)備經(jīng)過采樣和數(shù)字化得到的一個(gè)大的二維數(shù)組，該數(shù)組的元素稱為像素，其值為一整數(shù)，稱為灰度值。圖像處理技術(shù)的主要內(nèi)容包括圖像壓縮，增強(qiáng)和復(fù)原，匹配、描述和識(shí)別 3 個(gè)部分。 數(shù)字圖像處理最早出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 50年代，當(dāng)時(shí)的電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一定水平，人們開始利用計(jì)算機(jī)來處理圖形和圖像信息 [2]。 數(shù)字圖像處理作為一門學(xué)科大約形成于 20 世紀(jì) 60年代初期。早期的圖像處理的目的是改善圖像的質(zhì)量，它以人為對(duì)象，以改善人的視覺效果為目的。圖像處理技術(shù)在許多應(yīng)用領(lǐng)域受到 廣泛重視并取得了重大的開拓性成就，屬于這些領(lǐng)域的有航空航天、生物醫(yī)學(xué)工程、工業(yè)檢測(cè)、機(jī)器人視覺、公安司法、軍事制導(dǎo)、文化藝術(shù)等，使圖像處理成為一門引人注目、前景遠(yuǎn)大的新型學(xué)科。隨著圖像處理技術(shù)的深入發(fā)展，從 70 年代中期開始， 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能、思維科學(xué)研究的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理向更高、更深層次發(fā)展。人們已開始研究如何用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)解釋圖像， 實(shí)現(xiàn)類似人類視覺系統(tǒng)理解外部世界，這被稱為圖像理解或計(jì)算機(jī)視覺。很多國(guó)家，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家投入更多的人力、物力到這項(xiàng)研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是 70 年代末MIT 的 Marr[5]提出的視覺計(jì)算理論，這個(gè)理論成為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域其后十多年的主導(dǎo)思想。圖像理解雖然在理論方法研究上已取得不小的進(jìn)展，但它本身是一個(gè)比較難的研究領(lǐng)域，存在不少困難，因人類本身對(duì)自己的視覺過程還了解甚少，因此計(jì)算機(jī)視覺是一個(gè)有待人們進(jìn)一步探索的新領(lǐng)域。 研究現(xiàn)狀 圖像增強(qiáng)作為圖像處理的重要組成部分，傳統(tǒng)的圖像增 強(qiáng)方法對(duì)于改善圖像質(zhì)量發(fā)揮湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 了重要作用。 目前由于還沒有一種通用的衡量圖像質(zhì)量的指標(biāo)能夠用來評(píng)價(jià)圖像增強(qiáng)方法的優(yōu)劣[7]，圖像增強(qiáng)理論有待進(jìn)一步完善。因此，圖像增強(qiáng)技術(shù)的探索具有試驗(yàn)性和多樣性。增強(qiáng)的方法往往具有針對(duì)性，以至于對(duì)某類圖像效果較好的增強(qiáng)方法未必一定適用于另一類圖像。在實(shí)際情況中，要找到一種有效的方法常常必須廣泛的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在沒有給定圖像怎樣被降低質(zhì)量的先驗(yàn)知識(shí)時(shí)，要預(yù)測(cè)某種具體方法的效用是很困難的。經(jīng)常采用的方法是，使用幾種增強(qiáng)技術(shù)的組合或使用調(diào)節(jié)參量的方法。要取得對(duì)一幅圖像較好的改善效果，有時(shí) 要綜合運(yùn)用多種增強(qiáng)方法，發(fā)揮每種方法的特長(zhǎng)，這就要求我們依據(jù)圖像結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和圖像處理的要求，選用相應(yīng)的增強(qiáng)方法。對(duì)于某種具體的圖像增強(qiáng)方法，觀看增強(qiáng)圖像的效果，分析取得較好效果的圖像的特點(diǎn)，這樣可以加快對(duì)圖像增強(qiáng)方法的選取。調(diào)節(jié)參量是圖像增強(qiáng)時(shí)經(jīng)常使用到的一種方法，如何確定參量最佳數(shù)值，是取得較好圖像效果的關(guān)鍵因素。因而圖像增強(qiáng)的最大困難是，很難對(duì)增強(qiáng)結(jié)果加以量化描述，只能靠經(jīng)驗(yàn)、人的主觀感覺加以評(píng)價(jià)。同時(shí)，要獲得一個(gè)滿意的增強(qiáng)效果，往往需要人機(jī)的交互作用 [25]。隨著對(duì)圖像增強(qiáng)技術(shù)研究的不斷深入，新的圖像 增強(qiáng)方法不斷出現(xiàn)。目前主要分為如下幾類。 1．傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)方法 傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)的處理方法基本可以分為空域圖像增強(qiáng)和頻域圖像增強(qiáng)兩大類。為了適應(yīng)圖像的局部特性，基于局部變換的圖像增強(qiáng)方法應(yīng)運(yùn)而生，如局部直方