【正文】 的圖像平滑法。（7）計(jì)算輸出圖像直方圖，i=0,1,…,p1。得到一幅灰度直方圖為均勻分布的新圖像的方法。非線性灰度變換當(dāng)用某些非線性函數(shù)如對(duì)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。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。本系統(tǒng)的菜單創(chuàng)建效果如圖所示: 167。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(duì)系統(tǒng)的界面進(jìn)行設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)的各種處理功能的實(shí)現(xiàn)基本上是四個(gè)過程。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(duì)應(yīng)的程序構(gòu)成一個(gè)M文件。167?？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。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。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。 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(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字處理的時(shí)候，首先必須對(duì)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。，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。167。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?；镜膱D像處理操作一般包括讀入圖像、顯示圖像、處理圖像和存儲(chǔ)圖像等幾個(gè)部分，而使用VC編寫的圖像處理程序代碼將會(huì)非常龐大。比如一個(gè)包含了5幅400300像素的真彩色圖像序列，其大小為40030035。4．RGB圖像 RGB圖像，即真彩色圖像，在MATLAB中存儲(chǔ)為nm3的數(shù)據(jù)矩陣。例如，值1指向矩陣B中的第一行，值2指向第二行，依此類推。167。如RGB圖像則需要一個(gè)三維數(shù)組，3個(gè)數(shù)據(jù)維分別對(duì)應(yīng)于某像素點(diǎn)的紅色、綠色和藍(lán)色強(qiáng)度值。 （1）MATLAB是一種解釋性語言，所以它的語言執(zhí)行效率低，這對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的領(lǐng)域，如自動(dòng)控制、信號(hào)處理等，其實(shí)時(shí)效率是較差的。各種工具箱中的函數(shù)可以互相調(diào)用，也可以由用戶自己更改。矩陣運(yùn)算的語法對(duì)MATLAB中的數(shù)字圖像同樣適用。4． 軍事公安領(lǐng)域中的應(yīng)用巡航導(dǎo)彈地形識(shí)別；指紋自動(dòng)識(shí)別；警戒系統(tǒng)及自動(dòng)火炮控制；反偽裝偵察；手跡、人像、印章的鑒定識(shí)別；過期檔案文字的復(fù)原；集裝箱的不開箱檢查等。圖像是人們認(rèn)識(shí)客觀世界的重要知識(shí)來源。9．模式識(shí)別 模式識(shí)別是數(shù)字圖像處理的又一研究領(lǐng)域。因此，對(duì)圖像分割的研究還在不斷深入之中，是目前圖像處理中研究的熱點(diǎn)之一。5．圖像復(fù)原 圖像復(fù)原的主要目的是去除干擾、模糊和圖像畸變，恢復(fù)圖像的本來面目。近年來，在圖像處理領(lǐng)域提出了一些新的理論與新的法，如分形幾何、小波分析、遺傳算法、形態(tài)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等，其中，分形幾何被廣泛應(yīng)用于圖形處理、圖像處理、紋理分析，同時(shí)還被廣泛用于數(shù)學(xué)、物理、神經(jīng)、生物和音樂等多方面。其涉及到得關(guān)鍵技術(shù)就是圖像數(shù)據(jù)的壓縮，現(xiàn)今，數(shù)據(jù)壓縮的國際標(biāo)準(zhǔn)有許多個(gè)，而且均在發(fā)展，其將朝著處理信息和人類接收最自然的方向發(fā)展；④立體化。（3）復(fù)現(xiàn)三維景物的能力差 由于圖像是三維景物的二維投影，一幅圖像本身不具備復(fù)現(xiàn)三維景物的全部幾何信息的能力，三維景物背后部分信息在二維圖像畫面上是反映不出來的。就電視畫面而言，同一行中相鄰兩個(gè)像素或相鄰兩行間的像素，而相鄰兩幀之間的相關(guān)性比幀內(nèi)相關(guān)性一般說還要大些?，F(xiàn)代掃描儀可以把每個(gè)像素的灰度等級(jí)量化為16位甚至更高，這意味著圖像的數(shù)字化精度可以滿足任一應(yīng)用需求。 圖像處理技術(shù)基本可以分成兩大類：模擬圖像處理(Analog Image Processing)和數(shù)字圖像處理(Digital Image Processing)，數(shù)字圖像處理是指將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的過程。 本文的主要內(nèi)容如下：1．研究圖像處理技術(shù)，包括圖像處理技術(shù)的分類、數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)、主要內(nèi)容以及在不可控環(huán)境下的應(yīng)用。最下面的階層算法代碼層主要是基于以前的版本CVIPtools，包括所有的圖像、數(shù)據(jù)處理程序和功能，是用標(biāo)準(zhǔn)C語言寫的。該軟件能夠完成圖像采集輸入程序、圖像輸出程序、圖像基本算法程序。由于圖像處理技術(shù)涉及面廣、實(shí)用性強(qiáng)，內(nèi)容繁多，對(duì)于初學(xué)者來說過于抽象，在短時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)掌握?qǐng)D像處理知識(shí)具有一定難度。 圖像是人類獲得外界信息的主要來源，因?yàn)榇蠹s有70%多的信息是通過人眼獲得的，而人眼獲得的都是圖像信息。(由于篇幅原因只給出圖像增強(qiáng)的詳細(xì)分析)………… 26167。 MATLAB用于圖像處理系統(tǒng)開發(fā)與其它開發(fā)軟件的比較…………… 12第三章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)………………………………………………………… 13167。………………………………………………… 3167。通過設(shè)計(jì)友好的圖形用戶界面，方便用戶更好的觀察處理結(jié)果，更好的理解算法。 本文提出了一種基于MATLAB的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了圖像處理技術(shù)中比較經(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，并對(duì)圖像增強(qiáng)部分的算法進(jìn)行了詳細(xì)的分析；另外，重點(diǎn)論述了圖像處理模塊的設(shè)計(jì)過程，用MATLAB的圖像處理工具箱進(jìn)行了算法的實(shí)現(xiàn)，最后通過實(shí)例對(duì)算法進(jìn)行了具體說明。…………………………………………………………… 3第二章 數(shù)字圖像處理技術(shù)及MATLAB軟件簡介……………………………… 3167。 MATLAB支持的圖像類型及其轉(zhuǎn)換分析……………………………… 10167?！? 23167?！? 48致謝………………………………………………………………………………… 49參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 49附錄………………………………………………………………………………… 50第一章 引言167。它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個(gè)方便的、界面友好的用戶環(huán)境，而且還具有可擴(kuò)展性特征。TDBIDK系列產(chǎn)品是一款基于TMS320C6000 DSP數(shù)字信號(hào)處理器的高級(jí)視頻和圖像系統(tǒng)，也是一套DSP的完整的視頻、圖像解決方案，該系統(tǒng)適合院校、研究所和企業(yè)進(jìn)行視頻、圖像方面的實(shí)驗(yàn)與開發(fā)。最新Windows版本的CVIPtools提供使用者四種層次應(yīng)用方式：算法代碼層，公共對(duì)象模塊（組件）界面層，cvipimage層和圖形用戶界面(GUI)。 本文主要研究圖像處理技術(shù)在不可控環(huán)境下的應(yīng)用，并利用MATLAB軟件開發(fā)一個(gè)簡單的針對(duì)學(xué)習(xí)和研究的“數(shù)字圖像處理系統(tǒng)”，為初學(xué)者提供一個(gè)圖像處理技術(shù)的算法演示及模擬開發(fā)的圖形用戶界面平臺(tái),供大家學(xué)習(xí)并研究圖像處理的技術(shù)方法。第二章 數(shù)字圖像處理技術(shù)及MATLAB軟件簡介167。（2）處理精度高按目前的技術(shù)，幾乎可將一幅模擬圖像數(shù)字化為任意大小的二維數(shù)組，這主要取決于圖像數(shù)字化設(shè)備的能力。在圖像畫面上，經(jīng)常有很多像素有相同或接近的灰度。所以在成像、傳輸、存儲(chǔ)、處理、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)上，技術(shù)難度較大，成本高。主要提高計(jì)算機(jī)的處理速度，并且D/A和A/D的速度也要實(shí)時(shí)化；③多媒體化。（4）新算法與新理論的研究。主要方法有直方圖增強(qiáng)、偽彩色增強(qiáng)法、灰度窗口等技術(shù)。目前已研究出不少邊緣提取、區(qū)域分割的方法，但還沒有一種普遍適用于各種圖像的有效方法。一般來說，圖像編碼的目的有3個(gè)：(1)減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量；(2)減低數(shù)據(jù)率以減少傳輸帶寬；(3)壓縮信息量，便于特征提取，為識(shí)別做準(zhǔn)備。 在社會(huì)生產(chǎn)和科研活動(dòng)中，人們要頻繁的接觸到圖像，例如照片、圖畫、書報(bào)、醫(yī)學(xué)X光片和衛(wèi)星遙感圖像等。3． 工業(yè)應(yīng)用CAD 和CAM技術(shù)用于模具、零件制造、服裝、印染業(yè)；零件、產(chǎn)品無損檢測，焊縫及內(nèi)部缺陷檢查；交通管制、機(jī)場監(jiān)控；火車車皮識(shí)別等。MATLAB中的數(shù)字圖像是以矩陣形式表示的，這意味著MATLAB強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力用于圖像處理非常有利。Math works公司針對(duì)不同領(lǐng)域的應(yīng)用，推出了自動(dòng)控制、信號(hào)處理、圖像處理、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、通信、最優(yōu)化、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、偏微分方程、財(cái)政金融等30多個(gè)具有專門功能的MATLAB工具箱。2．MATLAB的缺點(diǎn) 然而MATLAB自身存在的某些缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用范圍。 MATLAB支持多種類型的圖像，而不同類型的圖像其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)通常是不同的。而且,在測試這些算法時(shí)既可方便地得到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),同時(shí)又可得到直觀圖示。像素顏色由數(shù)據(jù)矩陣A作為索引指向矩陣B進(jìn)行索引。二值圖像可以采用uint8和double類型存儲(chǔ)，工具箱中以二值圖像作為返回結(jié)果的函數(shù)都使用uint8類型。圖像序列是一個(gè)四維的數(shù)組，圖像幀的序號(hào)在圖像的長、寬、顏色深度之后構(gòu)成第四維。MATLAB具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和圖形顯示功能，其輸出結(jié)果可視化，編程效率極高，極少的代碼即可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)行。但這個(gè)問題正隨著版本的不斷升級(jí)而得到很大程度的改善?；贛ATLAB的圖像處理工具箱實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，系統(tǒng)界面友好，交互性強(qiáng)，若再結(jié)合相應(yīng)的圖像處理方面的書籍，初學(xué)者便能在較短的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)的、感性的理解和學(xué)習(xí)圖像處理的知識(shí)。當(dāng)靜態(tài)界面設(shè)計(jì)完成之后，.M文件包括GUI設(shè)計(jì)、控制函數(shù)以及為子函數(shù)的用戶的回調(diào)函數(shù)，主要用于控制GUI展開時(shí)的各種特征。一旦獲得所要操作對(duì)象的句柄，接下來的工作就是系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。MATLAB自帶的圖像處理工具箱提供了豐富的圖像處理函數(shù)，并且這些函數(shù)大多是M文件，可以通過對(duì)這些代碼進(jìn)行改進(jìn)來擴(kuò)充圖像處理的功能。下圖為系統(tǒng)的總體框架圖： 編輯打開轉(zhuǎn)換二值圖轉(zhuǎn)換灰度圖退出傅里葉變換離散余弦變換Radon變換 圖像變換灰度變換直方圖修正圖像平滑圖像退化偽彩色加強(qiáng) 圖像增強(qiáng)圖 像 處 理 系 統(tǒng)旋轉(zhuǎn)縮小移動(dòng)水平鏡像垂直鏡像對(duì)角鏡像綜合 幾何變換基于小波變換線性預(yù)測編碼DW編碼 壓縮編碼自適應(yīng)性維納濾波WIENER濾波 圖像復(fù)原開運(yùn)算閉運(yùn)算膨脹腐蝕 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)閾值法邊緣檢測 圖像分割紋理特征分析邊界提取 圖像特征分析 實(shí)例 總體框架圖167。圖形用戶界面在程序開發(fā)中起著舉足輕重的作用。 系統(tǒng)的窗口中的控件主要設(shè)計(jì)有:可編輯文本框、下拉式列表框、復(fù)選框、命令按鈕、彈出式菜單和坐標(biāo)軸等。利用MATLAB的圖形用戶界面(GUI)來設(shè)計(jì)一程序運(yùn)行的界面。實(shí)現(xiàn)上編寫程序最主要是對(duì)命令按鈕進(jìn)行編程。在本人設(shè)計(jì)的案例中采用的是命令方式:在命令窗口直接輸入guide命令，彈出的窗口如圖所示:在彈出的guide quick start窗口中選擇create new gui選項(xiàng)卡里面的Blank GUI選項(xiàng)，這樣就可以進(jìn)入圖形用戶界面來設(shè)計(jì)我們的系統(tǒng)靜態(tài)界面。如果想要定義快捷菜單可以使用NewContext Menu工具來進(jìn)行創(chuàng)建。 灰度變換和直方圖調(diào)整 灰度變換灰度變換可調(diào)整圖像的灰度動(dòng)態(tài)范圍或圖像對(duì)比度，是圖像增強(qiáng)的重要手段之一。設(shè)原圖像f(x,y)在[0，Mf],感興趣目標(biāo)的灰度范圍在[a,b],欲使其灰度范圍拉伸到[c,d],則對(duì)應(yīng)的分段線性變換表達(dá)式為 通過細(xì)心調(diào)整折線拐點(diǎn)的位置及控制分段直線的斜率，可對(duì)任一灰度區(qū)間進(jìn)行拉伸或壓縮。直方圖修整法包括直方圖均衡化及直方圖規(guī)定化兩類。（5）應(yīng)用轉(zhuǎn)移函數(shù)，計(jì)算映射后的灰度級(jí),（6）統(tǒng)計(jì)映射后各灰度級(jí)的像素?cái)?shù)目, i=0,1,…,p1?？梢娻徲蚱骄ň褪菍?dāng)前像素鄰域內(nèi)各像素的灰度平均值作為其輸出值的去噪方法。二維中值濾波器的窗口形狀可以有多種，如線狀、方形、十字形、圓形、菱形等（見圖）。適當(dāng)選取T，可使明顯的邊緣輪廓得到突出，又不會(huì)破壞原來灰度變化比較平緩的背景第三種輸出形式 它將明顯邊緣用一固定的灰度級(jí)LG來表現(xiàn)。Sobel 算子對(duì)灰度漸變和噪聲較多的圖像處理得較好。（4）梯形低通濾波器梯形低通濾波器是理想低通濾波器和完全平滑濾波器的折中。 一般來說，不管在圖像空間域還是頻率域，采用高頻濾波不但會(huì)使有用的信息增強(qiáng)，同時(shí)也使噪聲增強(qiáng)。167。I1=I(:,:,1)。for i=1:x for j=1:y%歐式聚類d1(j,i)=sqrt((myI(j,i,1)180)^2+(myI(j,i,2)180)^2+(myI(j,i,3)180)^2)。subplot(1,3,2)。第五章 結(jié)論167。 5．通過圖像處理與分析系統(tǒng)的各個(gè)模塊，對(duì)一個(gè)簡單的實(shí)例進(jìn)行分析，來說明在不可控環(huán)境下圖像處理和分析的應(yīng)用，并通過一個(gè)改良算法的導(dǎo)入來體現(xiàn)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。通過上述分析，不難看出此系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)和不足，以及圖像處理技術(shù)其在不可控環(huán)境下的應(yīng)用前景，通過這個(gè)軟件的不斷學(xué)習(xí)和豐富，相信一定會(huì)有更好的不可控圖像處理軟件誕生。Sons， 2001[15] 周廣芬，李鵬，楊久義．利用MATLAB圖像處理工具箱進(jìn)行圖形數(shù)字化的研究[J]．河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，26(4)：309311[16]賀興華，周媛媛，土繼陽等． [M]．北京：人民郵電出版社，2006 ：1416[17] Dougherty E R. Random Processes for Image and Signal