基于matlab圖像頻域分析與仿真(已修改)
2024-11-28 15:27 本頁面
【正文】 摘要：圖像增強是指按一定的需要突出一幅圖像中的某些信息，同時削弱和去除某些不需要的信息，使之改善圖像的質(zhì)量，加強圖像判讀和識別效果的處理技術(shù)，論文在介紹圖像頻域增強原理的基礎(chǔ)上，在頻域內(nèi)通過對低通濾波器、高通濾波器的圖像增強進行了研究，介紹了相關(guān)的理論和數(shù)學(xué)模型，并利用MATLAB工具進行實現(xiàn)。實驗證明，低通濾波器和高通濾波器都能較好的改善圖像質(zhì)量。關(guān)鍵詞：圖像增強 低通濾波 高通濾波 Abstract:Image enhancement means according to certain need to highlight a picture of some of the information, and weaken and remove some don39。t need information, to improve image quality and enhance the image interpretation and recognition effect, the paper introduces the processing image frequency domain enhancement, the basis of the principle of in frequency domain of low pass filter through the image enhancement, highpass filter was studied, introduced the related theory and mathematical model, and use of MATLAB tools for implementation. Experimental proof, lowpass filter and highpass filter can better improve image quality.Keywords: Image enhancement Lowpass filtering Highpass filtering 目錄1 緒論 3 3 國內(nèi)外研究的情況 3 基于Matlab圖像處理應(yīng)用 52 空域濾波增強 9 基本簡介 9 平滑濾波器 10 線性平滑濾波器 10 非線性平滑濾波器 11 銳化濾波器 11 線性銳化濾波器 11 123 頻域增強的基本理論 6 頻域增強 7 傅立葉變換 7 低通濾波 7 84 Matlab實現(xiàn)與結(jié)果分析 12 實驗步驟 12 結(jié)論 15 參考文獻(xiàn) 17 致 謝 17附錄A 18 第一章 緒論在圖像形成、傳輸或變換的過程中，由于受到其他客觀因素諸如系統(tǒng)噪聲、曝光不足或過量、相對運動等影響，獲取圖像往往會與原始圖像之間產(chǎn)生某種差異。變化后的圖像通常模糊不清或者經(jīng)過機器提取的信息量減少，甚至提供錯誤信息，因此必須對其采取一些手段進行改善，獲取圖像真正的信息。在獲取正確信息之前，要對圖像進行處理，一般處理方法有兩種，一是圖像增強；二是圖像復(fù)原。圖像復(fù)原技術(shù)需要了解圖像質(zhì)量下降的原因，首先要建立“降質(zhì)模型”，再利用該模型恢復(fù)原始圖像，因此分析起來比較麻煩。而圖像增強與此不同，圖像增強不考慮圖像質(zhì)量下降的原因，只將圖像中感興趣的特征有選擇地突出，而衰減不需要的特征，它的目的主要是提高圖像的可懂度。圖像增強的方法分為空域法和頻域法兩類，空域法主要是對圖像中的各個像素點進行操作；而頻域法是在圖像的某個變換域內(nèi)，修改變換后的系數(shù)，對圖像進行操作，然后再進行反變換得到處理后的圖像。本文主要采用頻域法中的低通濾波、高通濾波對圖像進行增強處理。 國內(nèi)外研究的情況 20世紀(jì)20年代圖片第一次通過海底電纜從倫敦傳往紐約。當(dāng)時人們通過字符模擬得到中間色調(diào)的方法來還原圖像。早期的圖像增強技術(shù)往往涉及硬件參數(shù)的設(shè)置，如打印過程的選擇和亮度等級的分布等問題。在1921年年底提出了一種基于光學(xué)還原的新技術(shù)。在這一時期由于引入了一種用編碼圖像紙帶去調(diào)制光束達(dá)到調(diào)節(jié)底片感光程度的方法，使灰度等級從5個灰度級增加到15個灰度等級，這種方法明顯改善了圖像復(fù)原的效果。到20世紀(jì)60年代早期第一臺可以執(zhí)行數(shù)字圖像處理任務(wù)的大型計算機制造出來了，這標(biāo)志著利用計算機技術(shù)處理數(shù)字圖像時代的到來。1964年，研究人員在美國噴氣推進實驗室(JPL)里使用計算機以及其它硬件設(shè)備，采用幾何校正、灰度變換、去噪聲、傅里葉變換以及二維線性濾波等增強方法對航天探測器“徘徊者7號”發(fā)回的幾千張月球照片進行處理，同時他們也考慮太陽位置和月球環(huán)境的影響，最終成功地繪制出了月球表面地圖。隨后他們又對1965年“徘徊者8號”發(fā)回地球的幾萬張照片進行了較為復(fù)雜的數(shù)字圖像處理，使圖像質(zhì)量進一步提高。這些成績不僅引起世界許多有關(guān)方面的注意而且JPL本身也更加重視對數(shù)字圖像處理地研究和設(shè)備的改進，并專門成立了圖像處理實驗室IPL。在IPL里成功的對后來探測飛船發(fā)回的幾十萬張照片進行了更為復(fù)雜的圖像處理，最終獲得了月球的地形圖、彩色圖以及全景鑲嵌圖。從此數(shù)字圖像增強技術(shù)走進了航空航天領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代末和20世紀(jì)70年代初有學(xué)者開始將圖像增強技術(shù)用于醫(yī)學(xué)圖像、地球遙感監(jiān)測和天文學(xué)等領(lǐng)域。X射線是最早用于成像的電磁輻射源之一，在1895年X射線由倫琴發(fā)現(xiàn)。20世紀(jì)70年代Godfrey N. Hounsfield先生和Allan M. Cormack教授共同發(fā)明計算機軸向斷層技術(shù)：一個檢測器圍繞病人，并用X射線源繞著物體旋轉(zhuǎn)。X射線穿過身體并由位于對面環(huán)中的相應(yīng)檢測器收集起來。其原理是用感知的數(shù)據(jù)去重建切片圖像。當(dāng)物體沿垂直于檢測器的方向運動時就產(chǎn)生一系列的切片，這些切片組成了物體內(nèi)部的再現(xiàn)圖像。到了20世紀(jì)80年代以后，各種硬件的發(fā)展使得人們不僅能夠處理二維圖像，而且開始處理三維圖像。許多能獲得三維圖像的設(shè)備和分析處理三維圖像的系統(tǒng)已經(jīng)研制成功了，圖像處理技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。進入20世紀(jì)90年代，圖像增強技術(shù)已經(jīng)逐步涉及人類生活和社會發(fā)展的各個方面。計算機程序用于增強對比度或?qū)⒘炼染幋a為彩色，以便解釋X射線和用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)及生物科學(xué)等領(lǐng)域的其他圖像。地理學(xué)用相同或相似的技術(shù)從航空和衛(wèi)星圖像中研究污染模式。在考古學(xué)領(lǐng)域中使用圖像處理方法已成功地復(fù)原模糊圖片。在物理學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域中計算機技術(shù)能增強高能等離子和電子顯微鏡等領(lǐng)域的實驗圖片。直方圖均衡處理是圖像增強技術(shù)常用的方法之一。1997年Kim 提出如果要將圖像增強技術(shù)運用到數(shù)碼相機等電子產(chǎn)品中，那么算法一定要保持圖像的亮度特性。在文章中Kim提出了保持亮度特性的直方圖均衡算法(BBHE)。Kim的改進算法提出后，引起了許多學(xué)者的關(guān)注。在1999年Wan等人提出二維
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