【導(dǎo)讀】越快，能更好的為人們服務(wù)。數(shù)字圖像處理是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)采用一定的算法對(duì)。數(shù)字圖像處理是指將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式并利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行處。在圖像處理中，圖像增強(qiáng)技術(shù)對(duì)于提高圖像的質(zhì)量起著重要的作用。法，通過(guò)Matlab實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)際處理效果，討論不同的增強(qiáng)算法的適用場(chǎng)合，并對(duì)其圖像增強(qiáng)方法進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。

　　

【正文】 內(nèi)，特別是工程界 ， MATLAB 一定會(huì)盛行起來(lái)?？梢哉f(shuō)，無(wú)論你從事工程方面的哪個(gè)學(xué)科，都能在 MATLAB 里找到合適的功能。 MATLAB 語(yǔ)言的特點(diǎn) 一種語(yǔ)言之所以能如此迅速地 普及，顯示出如此旺盛的生命力，是由于它有著不同于其他語(yǔ)言的特點(diǎn)，正如同 FORTRAN 和 C 等高級(jí)語(yǔ)言使人們擺脫了需要直接對(duì)計(jì)算機(jī)硬件資源進(jìn)行操作一樣，被稱作為第四代計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的MATLAB，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來(lái) 。MATLAB 最突出的特點(diǎn)就是簡(jiǎn)潔。 MATLAB 用更直觀的，符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了 C 和 FORTRAN 語(yǔ)言的冗長(zhǎng)代碼。 MATLAB 給用戶帶來(lái)的是最直觀，最簡(jiǎn)潔的程序開(kāi)發(fā)環(huán)境。以下簡(jiǎn)單介紹一下 MATLAB 的主要特點(diǎn)。 （ 1） 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方便靈活，庫(kù)函數(shù)極其 豐富。 MATLAB 程序書(shū)寫(xiě)形式自由，利用起豐富的庫(kù)函數(shù)避開(kāi)繁雜的子程序編程任務(wù)，壓縮了一切不必要的編程工作。由于庫(kù)函數(shù)都由本領(lǐng)域的專家編寫(xiě)，用戶不必?fù)?dān)心函數(shù)的可靠性?？梢哉f(shuō)，用 MATLAB 進(jìn)行科技開(kāi)發(fā)是站在專家的肩膀上。 （ 2）運(yùn)算符豐富。由于 MATLAB 是用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的， MATLAB 提供了和 C語(yǔ)言幾乎一樣多的運(yùn)算符，靈活使用 MATLAB 的運(yùn)算符將使程序變得極為簡(jiǎn)短。 （ 3） MATLAB 既具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句（如 for 循環(huán)， while 循環(huán) ， break 語(yǔ)句和 if 語(yǔ)句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴? （ 4）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(wú)需對(duì)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(hào)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(yǔ)言里，繪圖都很不容易，但在 MATLAB 里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡(jiǎn)單。 MATLAB 還具有較強(qiáng)的編輯圖形界面的能力。 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 （ 7） MATLAB 的缺點(diǎn)是，它和其他高級(jí)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(lái)擴(kuò)充其符號(hào)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(xiě)的，所以用 戶無(wú)需編寫(xiě)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(kāi)放性。開(kāi)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(guò)對(duì)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(xiě)和顯示。 MATLAB 提供了圖像文件讀入函數(shù) imread()，用來(lái)讀取如 :bmp、 tif、 tiffpcx 、 jpg 、 gpeg 、 hdf、 xwd 等格式圖像文；圖像寫(xiě)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(duì)圖像的統(tǒng)計(jì)計(jì)算 MATLAB 提供了校正、直方寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 圖均衡、中值濾波、對(duì)比度調(diào)整、自適應(yīng)濾波等對(duì)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(duì)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(kāi) (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(lái)實(shí)現(xiàn)的，使用時(shí)，只需按照函數(shù)的調(diào)用語(yǔ)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(duì)圖像識(shí)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(guò)零點(diǎn)方法和 Canny 方法。 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 第五章 圖像增強(qiáng)算法與實(shí)現(xiàn) 圖像對(duì)比度增強(qiáng)的方法可以分成兩類 :一類是直接對(duì)比度增強(qiáng)方法 。另一類是間接對(duì)比度增強(qiáng)方法。直方圖拉伸和 直方圖均衡 化是兩種最常見(jiàn)的間接對(duì)比度增強(qiáng)方法。直方圖拉伸是通過(guò)對(duì)比度拉伸對(duì)直方圖進(jìn)行調(diào)整，從而 “ 擴(kuò)大 ” 前景和背景灰度的差別，以達(dá)到增強(qiáng)對(duì)比度的目的，這種方法可以利用線性或非線性的方法來(lái)實(shí)現(xiàn) 。直方 圖均衡化則通過(guò)使用累積函數(shù)對(duì)灰度值進(jìn)行 “ 調(diào)整 ” 以實(shí)現(xiàn)對(duì)比度的增強(qiáng) 。 下面以直方圖均衡法為例對(duì)圖像增強(qiáng)算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。 圖像的灰度 常用的圖像一般是灰度圖，這時(shí) f表示灰度值，反映了圖像上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的亮度。亮度是觀察者對(duì)所看到的物體表面反射光強(qiáng)的量度。作為圖像灰度的量度函數(shù)),( yxf 應(yīng)大于零。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。確切地說(shuō)它們分別 稱為照度成分 ),( yxi 和反射成分 ),( yxr 。 ),( yxf與 ),( yxi 和 ),( yxr 都成正比，可表示成 ),( yxf ＝ ),( yxi ),( yxr 。 灰度直方圖 灰度變換是圖像增強(qiáng)的一種重要手段，使圖像對(duì)比度擴(kuò)展，圖像更加清晰，特征更加明顯?；叶燃?jí) 的直方圖給出了一幅圖像概貌的描述，通過(guò)修改灰度直方圖來(lái)得到圖像增強(qiáng)。 Matlab 程序?qū)嵗? 程序如下： clear all 圖 原始圖像 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 A=imread(39。D:\39。)。 imshow(A) title(39。輸入彩色 JPG39。) imwrite(rgb2gray(A),39。39。)。 A=rgb2gray(A)。 [m,n]=size(A)。 GP=zeros(1,256)。 for k=0:255 GP(k+1)=length(find(A==k))/(m*n)。 end figure,bar(0:255,GP,39。g39。) title(39。原圖像直方圖 39。) xlabel(39。灰度值 39。) ylabel(39。出現(xiàn)概率 39。) 圖 原始圖像直方圖 S1=zeros(1,256)。 for i=1:256 for j=1:i S1(i)=GP(j)+S1(i)。 end end S2=round((S1*256)+)。 for i=1:256 GPeq(i)=sum(GP(find(S2==i)))。 end figure,bar(0:255,GPeq,39。b39。) title(39。均衡化后的直方圖 39。) xlabel(39。灰度值 39。) ylabel(39。出現(xiàn)概率 39。) PA=A。 圖 均衡化 后 圖像 for i=0:255 PA(find(A==i))=S2(i+1)。 end figure,imshow(PA) title(39。均衡化后圖像 39。) imwrite(PA,39。39。)。 圖 均衡化后圖像直方圖 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 結(jié) 論 數(shù)字圖像增強(qiáng)技術(shù)是數(shù)字圖像處理的 基本技術(shù)，圖像增強(qiáng)的目的是突出圖像中人或者機(jī)器感興趣的特征部分，為后續(xù)的圖像識(shí)別、理解、輸出顯示等服務(wù)。在論文進(jìn)行過(guò)程中，在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下，在對(duì)傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)技術(shù)的研究和大量的實(shí)驗(yàn)仿真下完成的圖像增強(qiáng)算法的研究， 最后，圖像處理是面向?qū)ο蠛蛦?wèn)題的一門(mén)學(xué)科。圖像處理的研究，也就是針對(duì)某一問(wèn)題最多也就是某一類型問(wèn)題的算法的研究。圖像處理廣闊的領(lǐng)域中，還有很多需要研究和探索的領(lǐng)域，例如：找到一種客觀的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)能對(duì)圖像能夠客觀的正確的評(píng)價(jià)一幅圖像的好與壞；如何對(duì)圖像進(jìn)行分類，以便能在成千上萬(wàn)的圖像庫(kù)中實(shí) 現(xiàn)檢索等等。隨著科技的發(fā)展圖像處理技術(shù)必將更廣泛的應(yīng)用到人們的生活中，人們一定能找到一個(gè)又一個(gè)辦法，來(lái)完善圖像處理這座科學(xué)的殿堂，使之更燦爛與輝煌。 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 致 謝 一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，先對(duì)指導(dǎo)我們的 ***老師說(shuō)一聲謝謝，這幾個(gè)月我學(xué)到了很多，不僅僅是關(guān)于圖像處理這門(mén)課的知識(shí)，還有很多做人做事的方法和態(tài)度。我以前很懶散，但是經(jīng)過(guò) ***老師幾個(gè)月來(lái)不倦教誨和悉心指導(dǎo)，我變了很多，謝謝 *老師。幾個(gè)月以來(lái)， *老師每個(gè)星期都準(zhǔn)時(shí)來(lái)學(xué)校來(lái)給我們指導(dǎo)和檢查每周設(shè)計(jì)完成的情況， 不辭辛苦的給我們指出錯(cuò)誤以及給我們很多好的建議，讓我們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過(guò)程中少走了很多彎路，再一次向胡老師表示最誠(chéng)摯的感謝。 同時(shí)感謝我們電子電氣工程系各位領(lǐng)導(dǎo)和老師為我們提供了優(yōu)越的條件，讓我們有這樣的機(jī)會(huì)來(lái)學(xué)習(xí)這門(mén)課程 ,還要感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給我提供幫助和便利的各位朋友們，謝謝你們一直對(duì)我的支持。 寶雞文理學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 [參考文獻(xiàn) ] [1] 王耀南 . 計(jì)算機(jī)圖像處理與識(shí)別技術(shù) . 北京 : 高等教育出版社 , 20xx. [2] 呂風(fēng)軍 . 數(shù)字圖像處理編程入門(mén) . 北京 :清華大學(xué)出版社 , 1999. [3] 容觀澳 . 計(jì)算 機(jī)圖像處理 . 北京 : 清華大學(xué)出版社 , 20xx. [4] 王斌 . MATLAB 實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像增強(qiáng)處理 . 佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào) , 20xx, 23(1): 3134. [5] 黃濤 . 數(shù)字圖像的增強(qiáng) . 肇慶學(xué)院學(xué)報(bào) , 20xx, 25(2): 2325. [6] 張娜 . 像增強(qiáng)技術(shù)的研究 . 計(jì)算機(jī)仿真 , 20xx, 24(1): 0204. [7] 王慧琴 . 數(shù)字圖像處理 . 北京 :北京郵電出版社 , 20xx. [8] 李朝暉 , 張弘 . 數(shù)字圖像處理及應(yīng)用 . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 20xx. [9] 汪志云 , 黃夢(mèng)為 , 胡釙等 . 基于直方圖的圖像增強(qiáng)及其 MATLAB 實(shí)現(xiàn) . 計(jì)算機(jī)工程與科學(xué) , 20xx, 28(02): 1517. [10] 呂紅 , 安秀芳 . 基于 MATLAB 的圖像增強(qiáng)技術(shù)分析與實(shí)現(xiàn) . 開(kāi)發(fā)研究與設(shè)計(jì)與技術(shù)設(shè)計(jì) , 20xx. [11] 丁玉美 , 西全 . 數(shù)字信號(hào)處理 . 西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 , 20xx. [12] 阮秋琦 . 數(shù)字圖像處理學(xué) . 北京 :電子工業(yè)出版社 , 20xx [13] 何東健 . 數(shù)字圖像處理 . 西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 , 20xx. [14] 余成波 . 數(shù)字圖像處理及 MATLAB 實(shí)現(xiàn) . 重慶 :重慶大學(xué)出版社 , 20xx. 寶雞文理學(xué)院 2