【正文】 中會(huì)引入各種類型的噪聲。 課題的背景及意義 隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)圖像處理近年來(lái)得到飛躍的發(fā)展，已經(jīng)成功的應(yīng)用于幾乎所有與成像有關(guān)的領(lǐng)域，并正發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)在人類接受的各種信息中視覺信息占 80%，所以圖像信息是十分重要的信息傳遞媒體和方式。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)字圖像處理 ； 圖像增強(qiáng) ； 直方圖均衡化 ； 灰度變換 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 MATLABbased digital image enhancement technology Abstract: Digital image processing is an emerging technology, with the development of puter hardware, realtime digital image processing has bee possible due to digital image processing algorithms to appear, making it faster and faster processing speed, better for People services .Digital image processing is used by some algorithms puter graphics image processing technology. Digital image processing technology has been in various areas have a relatively wide range of applicatio image processing is the procedures of converting image signal into digital format, then using the puter to process it. In the image processing, image enhancement technology plays an important role in improving the quality of the image. This article first introduces the principles of image enhancement and various methods of image strengthening, and then focus on several methods to enhance indepth study such as the gray transformation, histogram equalization, smoothing and sharpening, and other monly used in learning the basic digital image With the approach that on the basis of image enhancement for the universality of the problem, research and realization of mon image enhancement methods and algorithms, through Matlab experiment that the actual effect of various algorithms to pare the advantages and disadvantages to discuss the different enhancement algorithm The application of occasions, and its image enhancement method of performance evaluation. Keywords: Digital image processing。 數(shù)字 圖像處理是一種通過計(jì)算機(jī)采用一定的算法對(duì)圖形圖像進(jìn)行處理的技術(shù)，數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域上都有了比較廣泛的應(yīng)用。 數(shù)字圖像處理是指將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式并利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理的過程。 Image Enhancement。圖像傳遞系統(tǒng)包括圖像采集、圖像壓縮、圖像編碼、圖像存儲(chǔ)、圖像通信、圖像顯示這六個(gè)部分。它利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行系列操作，從而獲得某種預(yù)期的結(jié)果?？傊斎氲膱D像在視覺效果和識(shí)別方便性等方面可能存在諸多問題，這類問題不妨統(tǒng)稱為質(zhì)量問題。處理后的圖像是否保持原狀已經(jīng)是無(wú)關(guān)緊要的了，不會(huì)因?yàn)榭紤]到圖像的一些理想形式而去有意識(shí)的努力重現(xiàn)圖像的真實(shí)度。 目前圖像增強(qiáng) 處理的應(yīng)用已經(jīng)滲透到醫(yī)學(xué)診斷、航空航天、軍事偵察、指紋識(shí)別、無(wú)損探傷、衛(wèi)星圖片的處理等領(lǐng)域。但是，增強(qiáng)邊緣的同時(shí)會(huì)同時(shí)增強(qiáng)噪聲，而濾去噪聲又會(huì)使邊緣在一定程度上模糊，因此，在圖像增強(qiáng)的時(shí)候，往往是將這兩部分進(jìn)行折中，找到一個(gè)好的代價(jià)函數(shù)達(dá)到需要的增強(qiáng)目的。 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第二章 數(shù)字圖像 增強(qiáng)的 基本理論 圖像 增強(qiáng)是一個(gè)失真的過程，其目的是要改善圖像的視覺效果，針對(duì)給定圖像的應(yīng)用場(chǎng)合，有目的地強(qiáng)調(diào)圖像的整體或局部特性，將原來(lái)不清晰的圖像變得清晰或強(qiáng)調(diào)某些感興趣的特征，擴(kuò)大圖像中不同物體特征之間的差別，抑制不感興趣的特征，使之改善圖像質(zhì)量、豐富信息量，加強(qiáng)圖像判讀和識(shí)別效果，滿足某些特殊分析的需要。這里 x 和 y表示二維空間 XY 中一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置，而 f則代表圖像在點(diǎn) ),( yx 的某種性質(zhì)數(shù)值。 圖像的灰度 常用的圖像一般是灰度圖，這時(shí) f 表示灰度值，反映了圖像上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的亮度。確切地說(shuō)它們分別稱為照度成分 ),( yxi 和反射成分 ),( yxr 。因此圖像的灰度值也是非負(fù)有界的。 （ a） 原始圖像 (b)原始圖像灰度直方圖 圖 原始圖像與相應(yīng)灰度直方圖 圖像增強(qiáng)概述 隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，現(xiàn)實(shí)生活中的許多信息都可以用數(shù)字形式寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)， 數(shù)字圖像就是這種以數(shù)字形式進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的圖像。數(shù)字圖像處理成為一門獨(dú)立的學(xué)科可追溯到 20 世紀(jì) 60 年代初期 。 圖 數(shù)字圖像處理系統(tǒng) 圖 ，圖中并沒有顯示出軟件系統(tǒng)，在圖像處理系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)同樣是非常重要的。 圖 圖像處理流程圖 數(shù)字圖像 處理技術(shù)起源比較早，但真正發(fā)展是在八十年代后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展而迅猛發(fā)展起來(lái)。其中基于變換的圖像處理框架主要在實(shí)現(xiàn)圖像壓縮上有優(yōu)勢(shì)，而基于偏微分方程 （ PDE） 的圖像處理框架在圖像的噪聲去除、邊緣提取、圖像分割上有優(yōu)勢(shì)。圖像增強(qiáng)的過程往往也是一個(gè)矛盾的過程：圖像增強(qiáng)希望既去除噪聲又增強(qiáng)邊緣。 常用的圖像增強(qiáng)方法 圖像增強(qiáng)是按特定的需要突出一幅圖像中的某些信息，同時(shí)，消弱或去除某些信息使得圖像更加實(shí)用。 （ 2） 對(duì)比 度增強(qiáng)法 有些圖像的對(duì)比度比較低，從而使整個(gè)圖像模糊不清。這些噪聲一般是隨機(jī)產(chǎn)生的，因此具有分布和大小不規(guī)則性的特點(diǎn)。圖像邊緣與高頻分量相對(duì)應(yīng)，高通濾波器可以讓高頻分量暢通無(wú)阻，而對(duì)低頻分量則充分 限制，通過高通濾波器去除低頻分量，也可以達(dá)到圖像銳化的目的。 70年代進(jìn)入發(fā)展期，出現(xiàn) cr 和衛(wèi)星遙感圖像，對(duì)圖像處理的發(fā)展起到了很好的促進(jìn)作 用。 21世紀(jì)的圖像處理技術(shù)要向高質(zhì)量化方面發(fā)展，實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)處理，采用數(shù)字全息技術(shù)使圖像包含最為完整和豐富的信息，實(shí)現(xiàn)圖像的智能生成、處理、理解和識(shí)別。例如 Yang和 Tohl采用模糊規(guī)則改進(jìn)傳統(tǒng)的中值濾波器中濾波窗口尺度的選擇，改善了算法對(duì)高斯噪聲的抗噪性能。圖像變換的方法是多種多樣的。 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第三章 圖像增強(qiáng)方法和原理 圖像增強(qiáng)是通過一定手段對(duì)原圖像附加一些信息或變換數(shù)據(jù)，有選擇地突出圖像中感興趣的特征或者抑制 (掩蓋 )圖像中某些不需要的特征，使圖像與視覺響應(yīng)特性相匹配。為了快速有效的對(duì)圖像進(jìn)行處理和分析，我們通常都需要對(duì)圖像進(jìn)行一些變換，把原來(lái)的圖像信息變?yōu)榱硪粡埿问?，使?jì)算機(jī)更容易理解、處理和分析。 離散圖像變換的一般表達(dá)式 對(duì)于二維離散函數(shù) ),( yxf x=0,1,2,? ,M1； y=0,1,2,? ,N1 () 有變換對(duì) ?? ????? 1010 ),(),(),( NyMx vyuxgyxfvuT () u=0， 1， 2，?， M1 v＝ 0， 1， 2，?， N1 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 ?? ????? 1010 ),(),(),( NvMu vyuxhvuTvuT x=0， 1， 2，?， M1 y＝ 0， 1， 2，?， N1 ()變換核可分離的離散圖像變換表示為： ???????????????????????????????1,2,1,01,2,1,0),(),(),(),(1,2,1,01,2,1,0),(),(),(),(102110102110NyMxvyhvuTuxhyxfNvMuvygyxfyxgvuTNvMuNyMx???? () 如此，二維離散變換就可以用兩次一維變換實(shí)現(xiàn)。 一維離散沃爾什變換 假如 N=2n ， 則離散 f(x) （ x=0,1, 2,…,N 1） 的沃爾什變換 ??? ??????? 10 )(110 )()1)((1)( Nx ubb inni xixfNuW u=0， 1， 2， … ， N1 () ??? ??????? 10 )()( 110)1)((1)( Nu ubxb inni iuWNxf x=0， 1， 2， … ， N1 () 二維離散沃爾什變換 ?? ????? 1010 ),(),(),( NyMX vyuxgyxfvuW () （ u=0,1,2…,M 1 v=0,1,2…,N 1） ?? ????? 1010 ),(),(),( NvMu vyuxhvuWyxf () （ x=0,1,2? ,M1 y=0,1,2? ,N1） 這里假定了 M=2m ， N＝ 2n 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 從上式可知，反正變換核具有可分離性，即 ),(),(),(),(),(),( 2121 vyhuxhvyguxgvyuxhvyuxg ??? )]()([)]()([ 111111 )1(1)1(1vbxbubxb jnni jimmi i NM ???????? ????? () 所以，二維離散沃爾什變換可由兩次變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于點(diǎn)運(yùn)算的灰度變換可表示為： )],([),( yxfTyxg ? () 其中 T被稱為灰度變換函數(shù)，它描述了輸入灰度值和輸出灰度值之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 線性變換 假定原圖像 f(x,y)的灰度范圍為 [a,b]，變換后的圖像 g(x,y)的灰度范圍線性的擴(kuò)展至 [c,d]， 如 圖 3 .11所示。 分段線性變換 為了突出圖像中感興趣的目標(biāo)或灰度區(qū)間，相對(duì)抑制不感興趣的灰度區(qū)間，可采用分段線性變換，它將圖像灰度區(qū)間分成兩段乃至多段分別作線性變換。 指數(shù)變換，是指輸出圖像的像素點(diǎn)的灰度值與對(duì)應(yīng)的輸入圖像的像素灰度值之間滿足指數(shù)關(guān)系，其一般公式為 ： y)f(x,),( byxg ? () 其中 b為底數(shù)。 對(duì)數(shù)變換，是指輸出圖像的像素點(diǎn)的灰度值與對(duì)應(yīng)的輸入圖像的像素灰度值之間為對(duì)數(shù)關(guān)系，其一般公式為： )],(lg[),( yxfyxg ? () 其中 lg 表示以 10為底，也可以選用 自然對(duì)數(shù) ln 。 直方圖變換 直方圖修正基礎(chǔ) 圖像的灰度直方圖是反映一幅圖像的灰度級(jí)與出現(xiàn)這種灰度級(jí)的概率之間的關(guān)系的圖形。直方圖只是反應(yīng)了圖像灰度分布的特性，和灰度所在的 位置沒有關(guān)系，不同的圖像可能具有相近或者完全相同的直方圖分布。 （ 3）直方圖的可疊加性。 （ 5）直方圖的動(dòng)態(tài)范圍。 這里的第一個(gè)條件保證了圖像的灰度級(jí)從白到黑的次序不變。直方圖均衡化是把原圖像的直方圖通過灰度變換函數(shù)修正為灰度均勻分布的直方圖，然后按均衡