【正文】 ................... 19 本章小結(jié) ......................................................................................................... 21 5 總結(jié)與展望 ....................................................... 22 總結(jié) ................................................................................................................. 22 展望 ................................................................................................................. 22 參考文獻(xiàn) ........................................................... 23 致謝 ............................................................... 24 附 錄 ............................................................... 25 部分程序代碼 ....................................................................................................... 25 ............................................................................................................ 25 ........................................................................................................ 25 ........................................................................................................ 26 .................................................................................................... 27 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 數(shù)字圖像處理方法研究與實(shí)現(xiàn) —— 基于 VC++的圖像增強(qiáng)實(shí)現(xiàn) 電子與信息工程學(xué)院 電子信息工程 10 電子 1 班 胡水清 10205010107 指導(dǎo)老師 宋楊 1 緒論 數(shù)字圖像 處理是用 計(jì)算機(jī) 對(duì) 圖像信息 進(jìn)行處理的一門(mén)技術(shù)，使利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行各種處理的技術(shù)和方法。早期圖像處理的目的是改善圖像質(zhì)暈，它以人為對(duì)象，以改善人的視覺(jué)效果為目 的。他們對(duì)航天探測(cè)器徘徊者 7 號(hào)在 1964 年發(fā)回的幾千張?jiān)虑蛘掌M(jìn)行圖像處理，如：幾何校正、灰度變換、去除噪聲，獲得了巨大的成功。 1972 年英國(guó) EMI 公司工程師發(fā)明了用于頭顱診斷的 X 射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，也就是我們通常所說(shuō)的 CT（ Computer Tomography）。人們已開(kāi)始研究 如何用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)解釋圖像，類似人類視覺(jué)系統(tǒng)理解外部世界，這被稱為圖像理解或計(jì)算 2 機(jī)視覺(jué)。 數(shù)字圖像處理技術(shù)的大發(fā)展是從 20 世紀(jì) 90 年代初開(kāi)始的。該技術(shù)成為一門(mén)引人注目、前景遠(yuǎn)大的新學(xué)科。圖像增強(qiáng)的目的是增強(qiáng)圖像的視覺(jué)效果，將原圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人眼觀察和計(jì)算機(jī)分析處理的形式。如對(duì) x 射線圖片、 CT 影像、內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行增強(qiáng)，使醫(yī)生更容易從中確定病變區(qū)域，從圖像細(xì)節(jié)區(qū)域中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；對(duì)不同時(shí)間拍攝的同一地區(qū)的遙感圖片進(jìn)行增強(qiáng)處理，偵查是否有敵人軍事調(diào)動(dòng)或軍事裝備及建筑出現(xiàn)；在煤礦工業(yè)電視系統(tǒng)中采用增強(qiáng)處理來(lái)提高工業(yè)電視圖像的清晰度，克服因光線不足、灰塵等原因帶來(lái)的圖像模糊、偏差等現(xiàn)象，減少電視系統(tǒng)維護(hù)的工作量。 論文組織結(jié)構(gòu) 數(shù)字圖像處理方法研究與實(shí)現(xiàn)。 第四章： 在本節(jié)介紹了此次研究所使用的軟件 VC++ ，并詳細(xì)描述基于該軟件的圖像增強(qiáng)的實(shí)現(xiàn) 的操作流程 ，并對(duì)直方圖均衡化、鄰域平均、中值濾波三種方法處理過(guò)后的圖像進(jìn)行對(duì)比。 由于從外界得到的圖像多是二維（ 2D）的，一幅圖像可以用一個(gè) 2D數(shù)組),( yxf 表示。圖像中的每個(gè)基本單元稱為圖像的元素，簡(jiǎn)稱像素。人們?nèi)粘？吹降膱D像一般是從目標(biāo)上反射出來(lái)的光組成的，所以 ),( yxf 可看成由兩部分構(gòu)成：入射到可見(jiàn)場(chǎng)景上光的量；場(chǎng)景中目標(biāo)對(duì)反射光反射的比率。入射光照射到物體表面的能量是有限的，并且它永遠(yuǎn)為正，即 0 ),( yxi ? ；反射系數(shù)為 0時(shí)，表示光全部被物體吸收，反射系數(shù)為 1時(shí)，表示光全部被物體反射，反射系數(shù)在全吸收和全反射之間，即 0 ),( yxr 1。 數(shù)字圖像增強(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 5 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。 如圖 。 數(shù)字圖像處理流程如圖 ，從一幅或是一批圖像的最簡(jiǎn)單的處理，如特征增強(qiáng)、去噪、平滑等基本的圖像處理技術(shù)，到圖像的特征分析和提取，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)圖像的正確理解或者遙感圖像的解譯，最后的步驟可以是通過(guò)專家的視覺(jué)解譯，也可以是在圖像處理系統(tǒng)中通過(guò)一些知識(shí)庫(kù)而產(chǎn)生的對(duì)圖像的理解。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。前者把圖像看成一種二維信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行基于二維傅里葉變換的信號(hào)增強(qiáng)。在圖像增強(qiáng)過(guò)程中，不分析圖像降質(zhì)的原因，處理后的圖像不一定逼近原始圖像。點(diǎn)運(yùn)算算法即灰度級(jí)校正、灰度變換和直方圖修正等，目的或使圖像成像均勻，或擴(kuò)大圖像動(dòng)態(tài)范圍，擴(kuò)展對(duì)比度。銳化的目的在于突出物體的邊緣輪廓，便于目標(biāo)識(shí)別。 (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)。 N 9 3 圖像增強(qiáng)方法與原理 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(méi)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(guò)灰度變換函數(shù)修正為灰度均勻分布的直方圖，然后按均衡直方圖修正原圖像。有些圖像在低值灰度區(qū)間上頻率較大，使得圖像中較暗區(qū)域中的細(xì)節(jié)看不清楚。為了簡(jiǎn)單，假定所有像素的灰度已被歸一化。這是像素灰度有限的必然結(jié)果。 比如，通常用 8 比特來(lái)代表一個(gè)像素，而現(xiàn)在用 12 比特來(lái)表示一個(gè)像素，這樣就可以減少簡(jiǎn)并現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)會(huì)，從而減少灰度層次的損失。 圖像平滑 圖像平滑 獲得的圖像可能會(huì)因?yàn)楦鞣N原因而被污染，產(chǎn)生噪聲。有些圖 像是通過(guò)掃描儀掃描輸入或傳輸通道傳輸過(guò)來(lái)的。如何既平滑掉噪聲又盡量保持圖像細(xì)節(jié)，是圖像平滑的主要研究任務(wù)。設(shè) s 含有 M 個(gè)像素，取其平均值作為處理后所得圖像像素點(diǎn)（ m， n）處的灰度 。設(shè) s 含有 M個(gè)像素{a1， a2， ?， aM}，將其按大小排序，若 M 是奇數(shù)時(shí)，則位于中間的那個(gè)象素值就是修改后圖像 g(x,y)在點(diǎn) f(m,n)處的像素值；若 M 是偶數(shù)則取 中間兩個(gè)象素的平均值作為修改后圖像 g(x,y)在點(diǎn)（ m,n）處的像素值。通常的二維中指濾波窗口形狀有線狀、方形、圓形、十字形等。 這些組件通過(guò)一個(gè)名為 Developer Studio 的組件集成為和諧的開(kāi)發(fā)環(huán)境。雖然微軟公司推出了 Visual C++.NET(Visual C++)，但它的應(yīng)用有很大的局限 性，只適用于 Windows 20xx,Windows XP 和 Windows 。還有允許用戶在調(diào)試期間重新編譯被修改的代碼，而不必重新啟動(dòng)正在調(diào)試的程序。 Visual Studio 是目前最流行的Windows 平臺(tái)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境。如圖 所示 圖 向?qū)Ъ皯?yīng)用程序編輯界面 圖像增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)方法 灰度修正的實(shí)現(xiàn) （ 1） 新對(duì)話框的建立 在 ResourceView 中右鍵選擇 Dialog， 單擊 InsertDialog， 即可插入一個(gè)新的對(duì)話框 ， 如圖 所示 15 圖 插入新的對(duì)話框 然后對(duì)新的對(duì)話框的屬性進(jìn)行編輯，在對(duì)話框中加入新的控件，并對(duì)控件的屬性進(jìn)行編輯，即可達(dá)成圖 所示效果 圖 Dialog的編輯 右鍵點(diǎn)擊對(duì)話框，選擇 ClassWizard..建立該對(duì)話框的類，并進(jìn)入 MFC Class Wizard 對(duì)話框，點(diǎn)擊自己所需要的方法，并選擇 COMMAND 選項(xiàng)，點(diǎn)擊 Add Fuction 即可添加所選方法，之后點(diǎn)擊 Edit Code 按鈕，就可進(jìn)入代碼編輯界面。如圖 所示 圖 直方圖編輯界面 最后可以實(shí)現(xiàn)二值化、直方圖、直方圖均衡化三個(gè)功能，其最后的成 17 果如圖 、 、 所示 圖 原圖像及其灰度直方圖 圖 二值化 及其灰度直方圖 圖 直方圖均衡化 及其直方圖 （ 3）總結(jié)：從直方圖統(tǒng)計(jì)可以看出，圖像明暗分明，對(duì)比度很大，圖像比較清晰明亮，很好的改善了原始圖的視覺(jué)效果。 原圖像 3*3 模板 5*5 模板 加權(quán) 5*5 模板 圖 鄰域平均處理成果 （ 4）總結(jié)： 鄰域平均法的思想是通過(guò)一點(diǎn)和鄰域內(nèi)像素點(diǎn)求平均來(lái)去除突變的像素點(diǎn)，從而濾掉一定噪聲，其優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，計(jì)算速度快，其代價(jià)會(huì)造成圖像在一定程度上的模糊。 圖 中值濾波類編輯界面 21 代碼編輯后，編譯、調(diào)試無(wú)誤后，運(yùn)行程序，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的鄰域平均預(yù)算，達(dá)到圖