【正文】 167。設(shè)有一幅NN的圖像f(x,y)，若平滑圖像為g(x,y),則有式中x,y=0,1,…,N1；s為（x,y）鄰域內(nèi)像素坐標(biāo)的集合；M表示集合s內(nèi)像素的總數(shù)。但它對點(diǎn)、線等細(xì)節(jié)較多的圖像卻不太合適。一般來說，二維中值濾波器比一維濾波器更能抑制噪聲。 圖像銳化法最常用的是梯度法。第二種輸出形式式中T是一個(gè)非負(fù)的閾值。 拉普拉斯算子卷積核是一個(gè)二階算子，將在邊緣處產(chǎn)生一個(gè)陡峭的零交叉。兩個(gè)卷積的最大值作為該點(diǎn)的輸出值，運(yùn)算結(jié)果是一幅邊緣幅度圖像。 在具體增強(qiáng)應(yīng)用中，是給定的（所以可利用變換得到），需要確定的是，這樣具有所需特性的就可算出 而得到：卷積定理：增強(qiáng)圖像：步驟： a計(jì)算圖像的變換b在頻域?yàn)V波c反變換回圖像空間1．低通濾波（1）理想低通濾波器設(shè)傅立葉平面上理想低通濾波器離開原點(diǎn)的截止頻率為D0，則理想低通濾波器的傳遞函數(shù)為：由于高頻成分包含有大量的邊緣信息，因此采用該濾波器在去噪聲的同時(shí)將會導(dǎo)致邊緣信息損失而使圖像邊模糊。它的傳遞函數(shù)為：采用該濾波器濾波在抑制噪聲的同時(shí)，圖像邊緣的模糊程度較用Butterworth濾波產(chǎn)生的大些，無明顯的振鈴效應(yīng)。圖像的邊緣、細(xì)節(jié)主要位于高頻部分，而圖像的模糊是由于高頻成分比較弱產(chǎn)生的。理想高通有明顯振鈴現(xiàn)象，即圖像的邊緣有抖動現(xiàn)象；Butterworth高通濾波效果較好，但計(jì)算復(fù)雜，其優(yōu)點(diǎn)是有少量低頻通過，H(u，v)是漸變的，振鈴現(xiàn)象不明顯；指數(shù)高通效果比Butterworth差些，振鈴現(xiàn)象不明顯；梯形高通會產(chǎn)生微振鈴效果，但計(jì)算簡單，較常用。 彩色增強(qiáng) 頻域偽彩色增強(qiáng)、灰度分層法偽彩色變換 偽彩色增強(qiáng)是把黑白圖像的各個(gè)不同灰度級按照線性或非線性的映射函數(shù)變換成不同的彩色，得到一幅彩色圖像的技術(shù)。根據(jù)色度學(xué)原理，將原圖像的灰度范圍分段，經(jīng)過紅、綠、藍(lán)三種不同變換、和，變成三基色分量、然后用它們分別去控制彩色顯示器的紅、綠、藍(lán)電子槍，便可以在彩色顯示器的屏幕上合成一幅彩色圖像。原始圖像如圖：1．進(jìn)行模糊化處理2．wiene濾波3．灰度轉(zhuǎn)換4．提取邊界 由此可見，經(jīng)過CANNY算子下邊界提取，文字十分明顯。)。[y,x,z]=size(I)。I0=zeros(y,x)。 end end end figure(1)。 imhist(I1)。imhist(I3)。由此又可見系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。最后設(shè)計(jì)了友好的圖形用戶界面，可以方便用戶更好的觀察處理結(jié)果，更好的理解圖像處理技術(shù)。 4．設(shè)計(jì)友好的、易于操作的圖形用戶界面，方便用戶對結(jié)果的觀察以及對已有算法的比較研究和新算法的開發(fā)。希望筆者所做的探索可為將來在不可控環(huán)境下的圖像處理技術(shù)的研究開發(fā)提供一些思路和參考，可有所借鑒。 3．算法的進(jìn)一步優(yōu)化問題，近來圖像處理算法發(fā)展較為迅速，如何根據(jù)實(shí)際工作進(jìn)一步地研究更加優(yōu)化和高效率的算法，這些都是值得進(jìn)一步探討的問題。同時(shí)武老師的治學(xué)態(tài)度與教研精神，以及對我的淳淳教導(dǎo)和殷切希望，對我的學(xué)業(yè)與今后工作都產(chǎn)生了積極的影響。 在本論文的研究和撰寫過程中，得到了元丹等同學(xué)的大力幫助，在此，對他們表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)（References）[1] 盛利元，李宏言．．電氣 電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2006，27 [S]：7582[2] 勒中鑫．?dāng)?shù)字圖像信息處理[M]．北京：國防工業(yè)出版，2003．207268[3] Rafael C’，Gonzalez，Richard E W． Digital Image Processing Using MATLAB[M]．北京：電子工業(yè)出版，2004[4] 李開友．基于MATLAB的工程運(yùn)算可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D] ．昆明：昆明理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系，2006[5] Gonzalez R C．Digital Image Processing Using MATLAB[M]．北京：電子工業(yè)出 版，2005[6] 河?xùn)|健，耿楠，張義寬．.數(shù)字圖像處理[M] ．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003， 314[7] Mallot A H．Computational Vision. Cambridge[P]．The MIT Press，2000[8] 鄧華．淺談Matlab在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用[J]．科技資訊 2006， 8:128129[9] 陳楊，陳榮娟，郭穎輝．MATLAB. 6x圖形編程與圖像處理[M]西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002：96148[10] 孫祥，黃曉鳴．基于MATLAB的集成化圖像處理系統(tǒng)[J]．科學(xué)技術(shù)與工程，2007， 7 (20)：53865388[11] 陳杰．MATLAB寶典[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007：14[12] 孫兆林．MATLAB [M] ．北京：清華大學(xué)出版社，2002：76210[13] 陳愛軍．MATLAB在數(shù)字圖像處理CAI課件制作中的應(yīng)用[M] ．系統(tǒng)仿典學(xué)報(bào)，2006，18(2)：973975[14] Duda，R. O.，Hart，.，Stork，D. G. Pattern Classification，2nd ed.，John Wileyamp。 在本科學(xué)習(xí)過程中，得到了南昌大學(xué)許多老師竭心盡力的教育與培養(yǎng)，在此，同樣表示由衷的感謝。致 謝 在完成學(xué)業(yè)、研究生錄取和論文資料收集、算法分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、論文撰寫的過程中，得到了許多老師、同學(xué)的熱心關(guān)懷、鼎力支持和無私幫助，在此一并致謝。 2．在系統(tǒng)的功能方面，現(xiàn)在的幾個(gè)方面主要解決的是初學(xué)者和算法研究人員所面臨的對一些共同性的較簡單的處理問題，在實(shí)際不可控環(huán)境下的特定問題還沒有怎么深入的涉及。167。 2．分析了MATLAB軟件的主要優(yōu)缺點(diǎn)及在圖像處理中的應(yīng)用。 本文主要闡述了基于MATLAB的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問題，為圖像處理的初學(xué)者和處理算法的研究人員提供一個(gè)算法演示及模擬開發(fā)的GUI平臺，供大家學(xué)習(xí)并研究圖像處理的技術(shù)方法。imshow(I0)。imhist(I2)。% 顯示RGB空間的灰度直方圖，確定兩個(gè)聚類中心(180,180,180)和(200,200,200)figure(2)。 d2(j,i)=sqrt((myI(j,i,1)200)^2+(myI(j,i,2)200)^2+(myI(j,i,3)200)^2)。d2=d1。I2=I(:,:,2)。代碼如下：I=imread(39。 分割文字為了體現(xiàn)不可控環(huán)境下的圖像處理與分析技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐過程。 頻率域偽彩色增強(qiáng)的方法是： 把黑白圖像經(jīng)傅立葉變換到頻率域，在頻率域內(nèi)用三個(gè)不同傳遞特性的濾波器分離成三個(gè)獨(dú)立分量；然后對它們進(jìn)行逆傅立葉變換，便得到三幅代表不同頻率分量的單色圖像，接著對這三幅圖像作進(jìn)一步的處理（如直方圖均衡化）。因此不能隨意地使用。因此采用高通濾波器讓高頻成分通過，使低頻成分削弱，再經(jīng)逆傅立葉變換得到邊緣銳化的圖像。它的傳遞函數(shù)為：它的性能介于理想低通濾波器和指數(shù)濾波器之間，濾波的圖像有一定的模糊和振鈴效應(yīng)。因此采用該濾波器濾波在抑制噪聲的同時(shí)，圖像邊緣的模糊程度大大減小，沒有振鈴效應(yīng)產(chǎn)生。167。 其特點(diǎn)是：1．在灰度均勻的區(qū)域或斜坡中間▽2f(x，y)為0，增強(qiáng)圖像上像元灰度不變；2．在斜坡底或低灰度側(cè)形成“下沖”；而在斜坡頂或高灰度側(cè)形成“上沖”。第四種輸出形式 此方法將背景用一個(gè)固定的灰度級LB來表現(xiàn)，便于研究邊緣灰度的變化。并且一階偏導(dǎo)數(shù)采用一階差分近似表示。不同形狀的窗口產(chǎn)生不同的濾波效果，使用中必須根據(jù)圖像的內(nèi)容和不同的要求加以選擇。一般很難事先確定最佳的窗口尺寸，需通過從小窗口到大窗口的中值濾波試驗(yàn)，再從中選取最佳的。 2．中值濾波中值濾波是對一個(gè)滑動窗口內(nèi)的諸像素灰度值排序，用中值代替窗口中心像素的原來灰度值，因此它是一種非線性的圖像平滑法。假設(shè)圖像是由許多灰度恒定的小塊組成，相鄰像素間存在很高的空間相關(guān)性，而噪聲則是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。（7）計(jì)算輸出圖像直方圖，i=0,1,…,p1。反變換關(guān)系為直方圖均衡化實(shí)現(xiàn)（1）列出原始圖像灰度級, j=0,1,…,k,…,L1。得到一幅灰度直方圖為均勻分布的新圖像的方法。這種變換能對圖像的高灰度區(qū)給予較大的拉伸。非線性灰度變換當(dāng)用某些非線性函數(shù)如對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等，作為映射函數(shù)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)圖像灰度的非線性變換。這時(shí)在顯示器上看到的將是一個(gè)模糊不清、似乎沒有灰度層次的圖像。1．線性變換令圖像f(i，j)的灰度范圍為[a,b]，線性變換后圖像g(i，j)的范圍為[a180?？臻g域增強(qiáng)是直接對圖像各像素進(jìn)行處理；頻率域增強(qiáng)是將圖像經(jīng)傅立葉變換后的頻譜成分進(jìn)行處理，然后逆傅立葉變換獲得所需的圖像。本系統(tǒng)的菜單創(chuàng)建效果如圖所示: 167。例如可以設(shè)置菜單的標(biāo)簽、分隔符、選種模式以及回調(diào)函數(shù)字符串。上圖就是Guide提供的圖形界面設(shè)計(jì)工具集，在此界面下就可以利用控件組件、文本菜單、排列工具等對系統(tǒng)的界面進(jìn)行設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)主要是利用MATLAB所提供的GUI ( GraphUser Interface)向?qū)гO(shè)計(jì)完成的，該向?qū)Э梢詫?shí)現(xiàn)多種控件的設(shè)計(jì)，給用戶提供了一種友好的交互方式，同時(shí)也給操作帶來很多方便。 系統(tǒng)的各種處理功能的實(shí)現(xiàn)基本上是四個(gè)過程。對菜單的編程主要是調(diào)用系統(tǒng)中的其它M函數(shù)文件。整個(gè)系統(tǒng)由若干個(gè)運(yùn)行界面和相應(yīng)的M函數(shù)文件所組成，每一個(gè)運(yùn)行界面對應(yīng)的程序構(gòu)成一個(gè)M文件。 整個(gè)系統(tǒng)主要包括以下的功能模塊:（1）圖像基本操作模塊 可以對圖像進(jìn)行打開、退出基本操作，灰度圖，彩色圖，二值圖的轉(zhuǎn)換；（2）圖像變換模塊 可以對圖像進(jìn)行傅立葉變換、離散余弦變換和Radon變換操作；（3）圖像增強(qiáng)模塊 可以對圖像包括點(diǎn)運(yùn)算、空間域?yàn)V波、頻域?yàn)V波和彩色增強(qiáng)操作，其中點(diǎn)運(yùn)算又包括灰度變換和直方圖調(diào)整，空間域?yàn)V波又包括圖像的平滑濾波、銳化濾波，頻域?yàn)V波又包括圖像的低通濾波、高通濾波，彩色增強(qiáng)又包括圖像的頻域偽彩色增強(qiáng)、灰度分層法偽彩色變換；（4）幾何變換模塊 可以對圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮小、移動、水平鏡像、垂直鏡像、對角鏡像、綜合操作；（5）壓縮編碼模塊 可以對圖像進(jìn)行包括DW編碼、基于小波變換編碼，和線性預(yù)測編碼操作；（6）圖像復(fù)原模塊 可以對圖像自適應(yīng)性維納濾波法、WIENER濾波法等復(fù)原操作；（7）數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)模塊 可以對圖像進(jìn)行開運(yùn)算、閉運(yùn)算、膨脹、腐蝕等操作；（8）圖像分割模塊 可以對圖像進(jìn)行分割操作，包括基于閾值法分割和邊緣檢測分割。167。窗口中的菜單來實(shí)現(xiàn)各功能窗口的轉(zhuǎn)換，起到導(dǎo)航作用，用戶只需點(diǎn)擊菜單項(xiàng)就可進(jìn)入到相應(yīng)功能的用戶操作界面?？紤]到用戶是初學(xué)者可能是非專業(yè)計(jì)算機(jī)人員，所以界面的設(shè)計(jì)與使用十分方便，大多數(shù)功能均采用菜單按鈕，用戶只需要利用鼠標(biāo)或鍵招就能方便地操作它。主要的下拉菜單如圖所示。1．系統(tǒng)界面簡介本界面設(shè)計(jì)的總體思路是在主窗口中，建立各種圖像處理的菜單，通過單擊菜單去調(diào)用一個(gè)程序來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。2．系統(tǒng)的主要功能本系統(tǒng)處理功能強(qiáng)大，能進(jìn)行以下方面的圖像處理:（1）可以對圖像進(jìn)行基本的灰度圖，彩色圖，二值圖的轉(zhuǎn)換；（2）可以對圖像進(jìn)行變換操作，包括傅立葉變換、離散余弦變換和Radon變換操作；（3）可以對圖像進(jìn)行增強(qiáng)操作，包括點(diǎn)運(yùn)算、空間域?yàn)V波、頻域?yàn)V波和彩色增強(qiáng)操作，其中點(diǎn)運(yùn)算又包括灰度變換和直方圖調(diào)整，空間域?yàn)V波又包括圖像的平滑濾波、銳化濾波，頻域?yàn)V波又包括圖像的低通濾波、高通濾波，彩色增強(qiáng)又包括圖像的頻域偽彩色增強(qiáng)、灰度分層法偽彩色變換；（4）可以對圖像進(jìn)行幾何變換，包括旋轉(zhuǎn)、縮小、移動、水平鏡像、垂直鏡像、對角鏡像、綜合；（5）可以對圖像進(jìn)行壓縮編碼操作，包括DW編碼、基于小波變換編碼，和線性預(yù)測編碼操作；（6）可以對圖像進(jìn)行復(fù)原操作，包括自適應(yīng)性維納濾波法、WIENER濾波法等復(fù)原操作；（7）可以對圖像進(jìn)行開運(yùn)算、閉運(yùn)算、膨脹、腐蝕等數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作；（8）可以對圖像進(jìn)行分割操作，包括基于閾值法分割和邊緣檢測分割；（9）還有圖像特征分析的模塊，包括紋理特征分析和邊界提?。唬?0）最后還有一個(gè)實(shí)例，來體現(xiàn)圖像處理和分析的應(yīng)用。所以這樣的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可移植性和可擴(kuò)展性，可以較方便的增加新的內(nèi)容。 1．系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）界面友好，操作簡單方便 界面采用全中文方式的菜單和按鈕方式，便于用戶理解和觀察各種技術(shù)和算法對圖像作用的效果。 理論上講，圖像是一種二維的連續(xù)函數(shù)，然而在計(jì)算機(jī)上對圖像進(jìn)行數(shù)字處理的時(shí)候，首先必須對其在空間和亮度上進(jìn)行數(shù)字化，這就是圖像的采樣和量化的過程。句柄實(shí)際上就是分配給每個(gè)對象的數(shù)字標(biāo)識，每次創(chuàng)建對象時(shí)，MATLAB就會自動為它創(chuàng)建一個(gè)唯一的句柄，這樣只要我們能找到該句柄，就能對該對象進(jìn)行操作。，用戶控件的回調(diào)函數(shù)根據(jù)用戶與GUI的具體交互方式分別調(diào)用。 （4）編寫界面動態(tài)功能的程序，對其功能進(jìn)行逐項(xiàng)檢查。167。為了演示圖像處理技術(shù)在不可控環(huán)境下的應(yīng)用，基于MATLAB的平臺，利用其圖形用戶界面(GUI)設(shè)計(jì)系統(tǒng)和自帶的工具箱設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)系統(tǒng)，擁有一些圖像處理技術(shù)中的經(jīng)典模塊來實(shí)現(xiàn)經(jīng)典實(shí)用的若干功能，涵蓋了圖像處理領(lǐng)域的大部分算法。另外，MATLAB編程有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，就是重復(fù)編譯效率很高。 所以使用MATLAB圖像處理工具箱函數(shù)將大大減輕圖像數(shù)據(jù)的繁雜操作，使我們更加快捷地實(shí)現(xiàn)圖像處理任務(wù)，不再把很多的時(shí)間花在調(diào)試一些基本代碼上