【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 換是圖像增強(qiáng)技術(shù)中最簡(jiǎn)單也是最重要的手段之一?；叶茸儞Q可擴(kuò)展 圖像對(duì)比度，獲得較為清晰圖像。它對(duì)輸入的像素灰度進(jìn)行修正，灰度變換可表示為 g(x,y)=T(f(x,y)) （ 22） 其中 T 表示輸入灰度值和輸出灰度值之間的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)不同的應(yīng)用要求和函數(shù)的性質(zhì)，可采用下文的灰度變換方法。 比例線性灰度變換 對(duì)給定的灰度空間， 設(shè)原圖圖像 f(x,y)的灰度變換范圍為 [a,b]，變換后的圖像的灰度 擴(kuò)展為 [c,d]，則可采用下式來實(shí)現(xiàn) g(x,y)=dcab (f(x,y)a)+c （ 23） 比例線性灰度變換運(yùn)算比較簡(jiǎn)單，它能有效的改變圖像視覺效果。 分段線性變換 分段線性變換在拉伸特征物體的灰度細(xì)節(jié)和抑制不感興趣的灰度級(jí)時(shí)有較好的增強(qiáng)效果 ，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下； ca f(x,y) 0≤ f(x,y)≤ a g(x,y) = dcba (f(x,y)a)+c a≤ f(x,y)≤ b (24) fdeb (f(x,y)b)+d b≤ f(x,y)≤ e 灰度非線性變換 灰度非線性變化是指由 g(x,y)=T(f(x,y))一個(gè)非線性單值函數(shù)所確定的灰常用的有指數(shù)變化 、 對(duì)數(shù)變化和兩者組合變化等。 （ 1）對(duì)數(shù)變換 常用來壓縮輸入圖像中高灰度區(qū)的對(duì)比度，而拉伸低灰度值。對(duì)數(shù)變換的一般形式為： ? ?g x , y c * l og 1 ( , )f x y? ? ? ??? (25) 公 式 中 c 為比例常數(shù)。曲線形式如下圖所示。 武昌理工學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 5 頁 共 19 頁 （ 2）指數(shù)變換的一般形式為： [ ( , ) ]( , ) 1c f x y ag x y b ??? （ 26） 此處 a,b,c 是為了調(diào)整曲線位置和形狀 的參數(shù)。如下圖所示，指數(shù)變換主要是壓縮低值灰度區(qū)域，拉伸高值灰度區(qū)域。 圖 21 對(duì)數(shù)變換 圖 22 指數(shù)變換 余時(shí)壯 ： 基于 matlab 的直方圖均衡化研究 第 6 頁 共 19 頁 167。 MATLAB 簡(jiǎn)介 MATLAB 是矩陣實(shí)驗(yàn)室（ Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，是美國 MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、 數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且 math work 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn) ,使 MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì) C， FORTRAN， C++ ， JAVA 的支持?？梢灾苯诱{(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB 愛好者都編寫了一 些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。 不僅如此， Matlab 還具有如下優(yōu)勢(shì)： （ 1）友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境： MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用 MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括 MATLAB 桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著 MATLAB 的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級(jí)， MATLAB 的用戶界面也越來越精致，更加接近 Windows 的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡(jiǎn)單。而且新版本的 MATLAB 提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。 （ 2）簡(jiǎn)單易用的程序語言： Matlab 一個(gè)高級(jí)的矩陣 /陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個(gè)較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（ M文件）后再一起運(yùn)行。新版本的 MATLAB 語言是基于最為流行的 C＋＋語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與 C＋＋語言極為相似，而 且更加簡(jiǎn)單，更加符合科技人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。使之更利于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是 MATLAB 能夠深入到科學(xué)研究及工程計(jì)算各個(gè)武昌理工學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁 共 19 頁 領(lǐng)域的重要原因。 （ 3）強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力： MATLAB 是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有 600 多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如 C 和 C++ 。在計(jì)算要求相 同的情況下，使用 MATLAB 的編程工作量會(huì)大大減少。 MATLAB 的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運(yùn)算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動(dòng)態(tài)仿真等。 （ 4）圖形處理功能： MATLAB 自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和 打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動(dòng)畫和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工程繪圖。新版本的 MATLAB 對(duì)整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對(duì)于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等）， MATLAB 同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時(shí)對(duì)一些特殊的可視化要求，例如圖形對(duì)話等， MATLAB 也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的 MATLAB 還著重在圖形 用戶界面的制作上作了很大的改善，對(duì)這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。 （ 5）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱： MATLAB 對(duì)許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評(píng)估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前， MATLAB 已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計(jì)、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 LMI 控制、魯棒控制、模型預(yù)測(cè)、 余時(shí)壯 ： 基于 matlab 的直方圖均衡化研究 第 8 頁 共 19 頁 模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點(diǎn)仿真、 DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱家族中有了自己的一席之地。 （ 6）實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái)： 新版本的 MATLAB 可以利用 MATLAB 編譯器和 C/C++數(shù)學(xué)庫和圖形庫，將自己的 MATLAB 程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于 MATLAB 運(yùn)行的 C和 C++代碼。允許用戶編寫可以和 MATLAB 進(jìn)行交互的 C或 C++語言程序。另外， MATLAB 網(wǎng)頁服務(wù)程序還容許在 Web應(yīng)用中使用自己的 MATLAB 數(shù)學(xué)和圖形程序。 MATLAB 的一個(gè)重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是 MATLAB 函數(shù)的子程序 庫，每一個(gè)工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。 （ 7）應(yīng)用軟件開發(fā)： 在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個(gè)文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對(duì)性對(duì)起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向 Excel 和 HDF5 進(jìn)行連接。