【正文】 目的是對圖像進行加工，以得到對具體應用來說視覺效果更好、更有用的圖像。與索引圖像不同的是，這些亮度值直接存在圖像數(shù)組中，而不是存放在顏色圖中。在圖像處理工具箱中，任何一個返回二進制圖像的函數(shù)都是以uint8類型邏輯數(shù)組來返回的。從另一個角度講，二進制圖像可以看成為一個僅包括黑與白的灰度圖像，也可以看作只有兩種顏色的索引圖像。(3) 二進制圖像二進制圖像中，每個點為兩離散值中的一個，這兩個值代表開或關。矩陣可以是雙精度類型，其值域為[0，1]；也可以為uint8類型，其數(shù)據范圍為[0，255]。如果圖像矩陣是uint8，有一個偏移量，第0點值對應于顏色圖的第一行，第一點對應于第二行，依次類推；uint8長用于圖形文件格式，它支持256色。圖像矩陣與顏色圖的關系依賴于圖像矩陣是雙精度型還是uint8（無符號8位整型）類型。顏色圖為m*3雙精度值矩陣，各行分別指定紅綠藍（RGB）單色值。 MATLAB中有四種基本的圖像類型：(1) 索引圖像索引圖像包括圖像矩陣與顏色圖數(shù)組，其中，顏色圖是按圖像中顏色值進行排序后的數(shù)組。(7) PNG（Portable Network Graphics）格式。(6) XWD(X Windows Dump)格式。處理1，4，8，24位非壓縮圖像，1，4，8，24位packbit壓縮圖像，一位CCITT壓縮圖像等。(4) JPEG(Joint Photographic Experts Group)格式，是一種成為聯(lián)合圖像專家組的圖像壓縮格式。(3) HDF（Hierarchical Data Format）格式。有1，4，8，24位非壓縮圖像，8位RLE（Runlength Encoded ）圖像。文件內容包括：文件頭（128字節(jié)），圖像數(shù)據、擴展顏色映射表數(shù)據。 圖像處理文件格式 MATLAB圖像文件格式 MATLAB支持以下幾種圖像文件格式[1]：(1) PCX（Windows Paintbrush）格式。(4) 軍事公安領域中的應用巡航導彈地形識別；指紋自動識別；警戒系統(tǒng)及自動火炮控制；反偽裝偵察；手跡、人像、印章的鑒定識別；過期檔案文字的復原；集裝箱的不開箱檢查等。(2) 遙感航天中的應用軍事偵察、定位、導航、指揮等應用；多光譜衛(wèi)星圖像分析；地形、地圖、國土普查；地質、礦藏勘探；天文、太空星體的探測及分析等。下面僅羅列了一些典型應用實例，而實際應用更廣。 主要應用計算機圖像處理和計算機、多媒體、智能機器人、專家系統(tǒng)等技術的發(fā)展緊密相關。另一方面，計算機視覺是模仿人的視覺，人的感知機理必然影響著計算機視覺的研究。(5) 數(shù)字圖像處理后的圖像一般是給人觀察和評價的，因此受人的因素影響較大。因此，要分析和理解三維景物必須作合適的假定或附加新的測量，例如雙目圖像或多視點圖像。因此，圖像處理中信息壓縮的潛力很大。在圖像畫面上，經常有很多像素有相同或接近的灰度。所以在成像、傳輸、存儲、處理、顯示等各個環(huán)節(jié)的實現(xiàn)上，技術難度較大，成本亦高，這就對頻帶壓縮技術提出了更高的要求。與語言信息相比，占用的頻帶要大幾個數(shù)量 級。因此對計算機的計算速度、存儲容量等要求較高。 基本特點(1) 數(shù)字圖像處理的信息大多是二維信息，處理信息量很大。圖像分類(識別)屬于模式識別的范疇，其主要內容是圖像經過某些預處理(增強、復原、壓縮)后，進行圖像分割和特征提取，從而進行判決分類。隨著圖像處理研究的深入發(fā)展，已經開始進行三維物體描述的研究，提出了體積描述、表面描述、廣義圓柱體描述等方法。作為最簡單的二值圖像可采用其幾何特性描述物體的特性，一般圖像的描述方法采用二維形狀描述，它有邊界描述和區(qū)域描述兩類方法。(5) 圖像描述。雖然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。圖像分割是數(shù)字圖像處理中的關鍵技術之一。圖像復原要求對圖像降質的原因有一定的了解，一般講應根據降質過程建立“降質模型”，再采用某種濾波方法，恢復或重建原來的圖像[4]。圖像增強不考慮圖像降質的原因，突出圖像中所感興趣的部分。(3) 圖像增強和復原。壓縮可以在不失真的前提下獲得，也可以在允許的失真條件下進行。 (2) 圖像編碼壓縮。因此，往往采用各種圖像變換的方法，如傅立葉變換、沃爾什變換、離散余弦變換等間接處理技術，將空間域的處理轉換為變換域處理，不僅可減少計算量，而且可獲得更有效的處理(如傅里葉變換可在頻域中進行數(shù)字濾波處理)。 研究內容數(shù)字圖像處理主要研究的內容有以下幾個方面：(1) 圖像變換。 數(shù)字圖像處理概述 基本概念數(shù)字圖像處理(Digital Image Processing)是通過計算機對圖像進行去除噪聲、增強、復原、分割、提取特征等處理的方法和技術。這種近似的程度主要取決于采樣樣本的大小和數(shù)量(N值)以及量化的級數(shù)K(或m值)。隨著N和m的增加，計算機所需要的存儲量也隨之迅速增加。(3) 采樣、量化和圖像細節(jié)的關系上面的數(shù)字化過程，需要確定數(shù)值N和灰度級的級數(shù)K。但在只有黑白二值的二值圖像的情形，一般設0為白，1為黑。如果把這些連續(xù)變化的值(灰度值)量化為8bit，則灰度值被分成0255的256個級別，分別對應于各個灰度值的濃淡程度，叫做灰度等級或灰度標度。像素的值，是指白色灰色黑色的濃淡值，有時候也指光的強度(亮度)值或灰度值[3]。通過采樣，如設橫向的像素數(shù)為M，縱向的像素數(shù)為N，則畫面的大小可以表示為“M*N”個像素。對于由此得到的一維信號，通過求出每一特定間隔的值，可以得到離散的信號。圖像基本上是在二維平面上連續(xù)分布的信息形式要把它輸入到計算機中，首先要把二維信號變成一維信號，因此要進行掃描(scanning)。圖21 數(shù)字圖像為了從一般的照片，景物等模擬圖像中得到數(shù)字圖像，需要對傳統(tǒng)的模擬圖像進行采樣與量化兩種操作(二者統(tǒng)稱為數(shù)字化)。有時候也用pel這一簡寫詞)的小的離散點，各像素的灰度值也是用離散值即整數(shù)值來表示的[2]。圖像邊緣對圖像識別和計算機分析十分有用，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、過零點方法和Canny方法。以上所提到的 MATLAB在圖像中的應用都是由相應的 MATLAB函數(shù)來實現(xiàn)的，使用時，只需按照函數(shù)的調用語法正確輸入參數(shù)即可。（5） 圖像的數(shù)學形態(tài)學處理。（4） 圖像的分析和增強。（3） 圖像變換。 MATLAB 提供了圖像的和、差等線性運算 ，以及卷積、相關、濾波等非線性算。 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。下面就 MATLAB 在圖像處理中各方面的應用分別進行介紹。 MATLAB在圖像處理中的應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。開放性也許是 MATLAB最受人們歡迎的特點。這些工具箱都是由該領域內學術水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內的基礎程序，而直接進行高、精、尖的研究。功能性工具箱用于多種學科。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。 MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。由于 MATLAB的程序不用編譯等預處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢。 MATLAB還具有較強的編輯圖形界面的能力。（6） MATLAB的圖形功能強大。例如，在 MATLAB里，用戶無需對矩陣預定義就可使用。 （3） MATLAB既具有結構化的控制語句（如for循環(huán)，while循環(huán)，break語句和if語句），又有面向對象編程的特性。（2）運算符豐富。由于庫函數(shù)都由本領域的專家編寫，用戶不必擔心函數(shù)的可靠性。（1）語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。 MATLAB給用戶帶來的是最直觀，最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境。 MATLAB最突出的特點就是簡潔?？梢哉f，無論你從事工程方面的哪個學科，都能在 MATLAB里找到合適的功能。在設計研究單位和工業(yè)部門， MATLAB被廣泛用于科學研究和解決各種具體問題。在國外， MATLAB已經經受了多年考驗。在 MATLAB問世不久的80年代中期，原先控制領域里的一些軟件包紛紛被淘汰或在 MATLAB上重建。這種軟件的缺點是使用面窄，接口簡陋，程序結構不開放以及沒有標準的基庫，很難適應各學科的最新發(fā)展，因而很難推廣。在當今30多個數(shù)學類科技應用軟件中,就軟件數(shù)學處理的原始內核而言,如 MATLAB,Xmath,Gauss等,這類軟件長于數(shù)值計算,對處理大批數(shù)據效率高。 1984年,Cleve Moler和John Little成立了Math Works公司,正式把 MATLAB推向市場,并繼續(xù)進行 MATLAB的研究和開發(fā).　 到70年代后期,身為美國New Mexico大學計算機系系主任的Cleve Moler,在給學生講授線性代數(shù)課程時,想教學生使用EISPACK和LINPACK程序庫,但他發(fā)現(xiàn)學生用FORTRAN編寫接口程序很費時間,于是他開始自己動手, Moler給這個接口程序取名為 MATLAB,該名為矩陣(matrix)和實驗室(labotatory), MATLAB在多所大學里作為教學輔助軟件使用,并作為面向大眾的免費軟件廣為流傳.　 MATLAB的基本數(shù)據單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學,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捷得多。2 MATLAB基本知識介紹 MATLAB的概述 MATLAB 是MATrix LABoratory（“矩陣實驗室”）的縮寫，是由美國MathWorks 公司開發(fā)的集數(shù)值計算、符號計算和圖形可視化三大基本功能于一體的，功能強大、操作簡單的語言。本論文主要在于提高圖像的清晰度。圖像是人類獲取和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的應用領域必然涉及到人類生活和工作的方方面面。MathWorks公司推出的 MATLAB軟件是學習數(shù)理知識的好幫手。由于計算機處理能力的不斷增強，數(shù)字圖像處理學科在飛速發(fā)展的同時，也越來越廣泛地向許多其他學科快速交叉滲透，使得圖像作為信息獲取以及信息的利用等方面也變得越來越重要。例如從衛(wèi)星圖片中提取目標物的特征參數(shù)，三維立體斷層圖像的重建等。圖像理解雖然在理論方法研究