【文章內(nèi)容簡介】 TLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句（如for循環(huán)，while循環(huán)，break語句和if語句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦?。?）程序限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。例如，在MATLAB里，用戶無需對矩陣預(yù)定義就可使用。（5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行。（6）MATLAB的圖形功能強(qiáng)大。在FORTRAN和C語言里，繪圖都很不容易，但在MATLAB里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡單。MATLAB還具有較強(qiáng)的編輯圖形界面的能力。（7）MATLAB的缺點(diǎn)是，它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。由于MATLAB的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序?yàn)榻忉寛?zhí)行，所以速度較慢。（8）功能強(qiáng)大的工具箱是MATLAB的另一特色。MATLAB包含兩個(gè)部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個(gè)核心內(nèi)部函數(shù)。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴(kuò)充其符號計(jì)算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實(shí)時(shí)交互功能。功能性工具箱用于多種學(xué)科。而學(xué)科性工具箱是專業(yè)性比較強(qiáng)的，如control，toolbox, signl processing toolbox,mumnication toolbox等。這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學(xué)科范圍內(nèi)的基礎(chǔ)程序，而直接進(jìn)行高、精、尖的研究。（9） 源程序的開放性。開放性也許是MATLAB最受人們歡迎的特點(diǎn)。除內(nèi)部函數(shù)以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。 MATLAB在圖像處理中的應(yīng)用圖像處理工具包是由一系列支持圖像處理操作的函數(shù)組成的。所支持的圖像處理操作有:圖像的幾何操作、鄰域和區(qū)域操作、圖像變換、圖像恢復(fù)與增強(qiáng)、線性濾波和濾波器設(shè)計(jì)、變換(DCT變換等) 、圖像分析和統(tǒng)計(jì)、二值圖像操作等。下面就MATLAB 在圖像處理中各方面的應(yīng)用分別進(jìn)行介紹。 （1） 圖像文件格式的讀寫和顯示。MATLAB 提供了圖像文件讀入函數(shù) imread()，用來讀取如:bmp、tif、tiffpcx 、jpg 、gpeg 、hdf、xwd等格式圖像文；圖像寫出函數(shù) imwrite() ，還有圖像顯示函數(shù) image()、imshow()等等。 （2） 圖像處理的基本運(yùn)算。MATLAB 提供了圖像的和、差等線性運(yùn)算 ，以及卷積、相關(guān)、濾波等非線性算。例如，conv2(I，J)實(shí)現(xiàn)了I，J兩幅圖像的卷積。（3） 圖像變換。MATLAB 提供了一維和二維離散傅立葉變換(DFT) 、快速傅立葉變換(FFT) 、離散余弦變換 (DCT) 及其反變換函數(shù)，以及連續(xù)小波變換(CWT)、離散小波變換(DWT)及其反變換。（4） 圖像的分析和增強(qiáng)。針對圖像的統(tǒng)計(jì)計(jì)算MATLAB 提供了校正、直方圖均衡、中值濾波、對比度調(diào)整、自適應(yīng)濾波等對圖像進(jìn)行的處理。（5） 圖像的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理。針對二值圖像，MATLAB 提供了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算函數(shù)；腐蝕(Erode)、膨脹(Dilate)算子，以及在此基礎(chǔ)上的開 (Open)、閉(Close)算子、厚化 (Thicken) 、薄化 (Thin) 算子等豐富的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算。以上所提到的 MATLAB在圖像中的應(yīng)用都是由相應(yīng)的MATLAB函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，使用時(shí)，只需按照函數(shù)的調(diào)用語法正確輸入?yún)?shù)即可。具體的用法可參考MATLAB豐富的幫助文檔。圖像邊緣對圖像識別和計(jì)算機(jī)分析十分有用，在MATLAB中，函數(shù) edge()用于灰度圖像邊緣的提取，它支持六種不同的邊緣提取方法，即Sobel方法、Prewitt 方法、Robert 方法，Laplacian2Gaussian方法、過零點(diǎn)方法和Canny方法。4 圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)是一類基本的圖像處理技術(shù)，其目的是對圖像進(jìn)行加工，以得到對具體應(yīng)用來說視覺效果更好、更有用的圖像。這里的好和有用要因具體的應(yīng)用目的和要求而異，并且所需的具體增強(qiáng)技術(shù)也可不同。目前常用的增強(qiáng)技術(shù)根據(jù)其處理所進(jìn)行的空間不同，可分為基于圖像域的方法和基于變化域的方法。第一類，直接在圖像所在的空間進(jìn)行處理，也就是在像素組成的空間里直接對像素進(jìn)行操作；第二類，在圖像的變化域?qū)D像進(jìn)行間接處理。空域增強(qiáng)方法可表示為：g(x,y)=EH[f(x,y)]其中f（x，y）和g（x，y）分別為增強(qiáng)前后的圖像，EH代表增強(qiáng)操作。 空域變換增強(qiáng) 增強(qiáng)對比度增強(qiáng)對比度實(shí)際是增強(qiáng)原圖像的各部分的反差。實(shí)際中往往是通過原圖中某兩個(gè)灰度值之間的動態(tài)范圍來實(shí)現(xiàn)的（如圖41）。圖41 增強(qiáng)對比度在圖4．1．1中可以看出，通過變換可以使原圖的較高的和較低的灰度值的動態(tài)范圍減小了，而原圖在二者之間的動態(tài)范圍增加了，從而其范圍的對比度增加了。MATLAB代碼所示：X1=imread(39。39。)。figure,imshow(X1)f0=0。g0=0。f1=70。g1=30。f2=180。g2=230。f3=255。g3=255。r1=(g1g0)/(f1f0)。b1=g0r1*f0。r2=(g2g1)/(f2f1)。b2=g1r2*f1。r3=(g3g2)/(f3f2)。b3=g2r3*f2。[m,n]=size(X1)。X2=double(X1)。for i=1:m for j=1:n f=X2(i,j)。 g(i,j)=0。 if(f=0)amp。(f=f1) g(i,j)=r1*f+b1。 elseif (f=f1)amp。(f=f2) g(i,j)=r2*f+b2。 elseif (f=f2)amp。(f=f3) g(i,j)=r3*f+b3。 end endendfigure,imshow(mat2gray(g))圖像處理圖示(如圖42和圖43) 圖42 原圖 圖43增強(qiáng)對比度所得圖像 圖像求反對圖像求反是將原來的灰度值翻轉(zhuǎn)，簡單的說就是使黑變白，使白變黑。 普通的黑白底片和照片就是這樣的關(guān)系。具體的變換就是將圖像中每個(gè)像素的灰度值根據(jù)變換曲線進(jìn)行映射。MATLAB代碼所示：X1=imread(39。39。)。f1=200。g1=256。k=g1/f1。[m,n]=size(X1)。X2=double(X1)。for i=1:m for j=1:n f=X2(i,j)。 g(i,j)=0。 if(f=0)amp。(f=f1) g(i,j)=g1k*f。 else g(i,j)=0。 end endendfigure,imshow(mat2gray(g))圖像處理圖如圖44所示：圖44 圖像求反后 空域?yàn)V波增強(qiáng)一般情況下，像素的鄰域比該像素要大，也就是說這個(gè)像素的鄰域中除了本身以外還包括其他像素。在這種情況下，g(x,y)在(x,y)位置處的值不僅取決于f(x,y)在以(x,y)為中心的鄰域內(nèi)所有的像素的值。如仍以s和t分別表示f(x,y)在(x,y)位置處的灰度值，并以n(s)代表f(x,y)在(x,y)鄰域內(nèi)像素的灰度值，則 t=EA[s,n(s)]為在鄰域內(nèi)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)操作，?？衫媚０迮c圖像進(jìn)行卷積。每個(gè)模板實(shí)際上是一個(gè)二維數(shù)組，其中各個(gè)元素的取值定了模板的功能，這種模板操作也稱為空域?yàn)V波。 基本原理空域?yàn)V波可分為線形濾波和非線形濾波兩類。線形濾波器的設(shè)計(jì)常基于對傅立葉變換的分析。非線形空域?yàn)V波器則一般直接對鄰域進(jìn)行操作。另外各種濾波器根據(jù)功能又主要分成平滑濾波和銳化濾波。平滑可用低通來實(shí)現(xiàn)，銳化可用高通來實(shí)現(xiàn)平滑濾波器：它能減弱或消除傅立葉空間的高頻分量，但不影響在低頻分量。因?yàn)楦哳l分量對應(yīng)圖像中的區(qū)域邊緣等灰度值具有較大較快變化的部分，濾波器將這些分量濾去可使圖像平滑。銳化濾波器：它能減弱或消除傅立葉空間的高頻分量空域?yàn)V波器都是利用模板卷積，主要步驟如下：（1）將模板在圖中漫游，并將模板中心與圖中某個(gè)像素位置重合；（2）將模板上的系數(shù)與模板下對應(yīng)的像素相乘；（3）將所有的乘積相加；（4）將和（模板的輸出響應(yīng)）賦給圖中對應(yīng)的模板中心位置像素。下面分別介紹在MATLAB中如何應(yīng)用平滑和銳化濾波器。