【正文】 的圖像處理:（1）可以對圖像進(jìn)行基本的灰度圖，彩色圖，二值圖的轉(zhuǎn)換；（2）可以對圖像進(jìn)行變換操作，包括傅立葉變換、離散余弦變換和Radon變換操作；（3）可以對圖像進(jìn)行增強操作，包括點運算、空間域濾波、頻域濾波和彩色增強操作，其中點運算又包括灰度變換和直方圖調(diào)整，空間域濾波又包括圖像的平滑濾波、銳化濾波，頻域濾波又包括圖像的低通濾波、高通濾波，彩色增強又包括圖像的頻域偽彩色增強、灰度分層法偽彩色變換；（4）可以對圖像進(jìn)行幾何變換，包括旋轉(zhuǎn)、縮小、移動、水平鏡像、垂直鏡像、對角鏡像、綜合；（5）可以對圖像進(jìn)行壓縮編碼操作，包括DW編碼、基于小波變換編碼，和線性預(yù)測編碼操作；（6）可以對圖像進(jìn)行復(fù)原操作，包括自適應(yīng)性維納濾波法、WIENER濾波法等復(fù)原操作；（7）可以對圖像進(jìn)行開運算、閉運算、膨脹、腐蝕等數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作；（8）可以對圖像進(jìn)行分割操作，包括基于閾值法分割和邊緣檢測分割；（9）還有圖像特征分析的模塊，包括紋理特征分析和邊界提?。唬?0）最后還有一個實例，來體現(xiàn)圖像處理和分析的應(yīng)用。用戶可以根據(jù)實際情況利用本軟件進(jìn)行逐步的處理試驗，然后選擇最優(yōu)的處理算法、處理步驟，然后再編寫自己的軟件。所以這樣的系統(tǒng)具有較強的可移植性和可擴展性，可以較方便的增加新的內(nèi)容。（2）可移植性、可擴展性強與Photoshop等商用軟件對比，不同于它們對圖像處理基本知識的要求低，可移植性和可擴展性差的特點，本文設(shè)計的系統(tǒng)包括圖像處理技術(shù)在不可控環(huán)境下應(yīng)用的大部分內(nèi)容。 1．系統(tǒng)的特點（1）界面友好，操作簡單方便 界面采用全中文方式的菜單和按鈕方式，便于用戶理解和觀察各種技術(shù)和算法對圖像作用的效果。MATLAB的長處就是處理矩陣運算，因此用MATLAB處理數(shù)字圖像非常的方便。 理論上講，圖像是一種二維的連續(xù)函數(shù)，然而在計算機上對圖像進(jìn)行數(shù)字處理的時候，首先必須對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。例如可以利用get函數(shù)配合使用上面的幾個函數(shù)就可以獲得所要操作對象的數(shù)字標(biāo)識。句柄實際上就是分配給每個對象的數(shù)字標(biāo)識，每次創(chuàng)建對象時，MATLAB就會自動為它創(chuàng)建一個唯一的句柄，這樣只要我們能找到該句柄，就能對該對象進(jìn)行操作。因此，如何編寫對象的回調(diào)函數(shù)是該系統(tǒng)的一大難點。，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。 按照以上步驟，首先利用MATLAB圖形用戶界面(GUI)設(shè)計系統(tǒng)的靜態(tài)界面。 （4）編寫界面動態(tài)功能的程序，對其功能進(jìn)行逐項檢查。 （2）繪出界面草圖，并對其進(jìn)行檢查 。167。通過圖形用戶界面(GUI)設(shè)計系統(tǒng)，設(shè)計友好的圖形用戶界面，可以用戶更好的觀察處理結(jié)果，更好的理解算法。為了演示圖像處理技術(shù)在不可控環(huán)境下的應(yīng)用，基于MATLAB的平臺，利用其圖形用戶界面(GUI)設(shè)計系統(tǒng)和自帶的工具箱設(shè)計了這樣一個系統(tǒng)，擁有一些圖像處理技術(shù)中的經(jīng)典模塊來實現(xiàn)經(jīng)典實用的若干功能，涵蓋了圖像處理領(lǐng)域的大部分算法。在不可控環(huán)境下得到的圖像必須經(jīng)過一系列的處理，才能起到更大的作用。另外，MATLAB編程有一個很大的優(yōu)點，就是重復(fù)編譯效率很高。當(dāng)然MATLAB編程一直以來也有其不足的地方，其邊解釋邊執(zhí)行，運算效率較低，實現(xiàn)相同功能的代碼跟其他編程平臺相比運行時間相對較長，且不適合作為通用的編程平臺。 所以使用MATLAB圖像處理工具箱函數(shù)將大大減輕圖像數(shù)據(jù)的繁雜操作，使我們更加快捷地實現(xiàn)圖像處理任務(wù)，不再把很多的時間花在調(diào)試一些基本代碼上，而是把更多的精力傾注于各種圖像處理算法的效果上。盡管這是圖像處理中最基本的步驟，但要實現(xiàn)這一過程要求程序員對待處理圖像的文件格式信息、數(shù)據(jù)操作以及系統(tǒng)API函數(shù)有比較深入的了解，完全實現(xiàn)下來，不算上系統(tǒng)提供的API函數(shù)，全部代碼也有幾百行以上。基本的圖像處理操作一般包括讀入圖像、顯示圖像、處理圖像和存儲圖像等幾個部分，而使用VC編寫的圖像處理程序代碼將會非常龐大。根據(jù)它提供的500多個數(shù)學(xué)和工程函數(shù)，工程技術(shù)人員和科學(xué)工作者可以在它的集成環(huán)境中交互或編程以完成各自的計算。 MATLAB既是一種直觀、高效的計算機語言，同時又是一個科學(xué)計算平臺。 MATLAB用于圖像處理系統(tǒng)開發(fā)與其它開發(fā)軟件的比較 以往的圖像處理系統(tǒng)常用VB，Authorware，VC等軟件進(jìn)行制作，大量工作進(jìn)行編程，不僅效率低，而且效果也不夠理想。比如一個包含了5幅400300像素的真彩色圖像序列，其大小為40030035。5．圖像序列 MATLAB的圖像處理工具箱中還支持將多幀圖像連接成圖像序列。圖像文件格式把RGB圖像存儲為24位的圖像，紅、綠、藍(lán)分別占8位。需要指出的是，RGB圖像不使用Windows顏色映射表。4．RGB圖像 RGB圖像，即真彩色圖像，在MATLAB中存儲為nm3的數(shù)據(jù)矩陣。3．二值圖像 與灰度圖像相同，二值圖像只需要一個數(shù)據(jù)矩陣，每個像素只取兩個灰度值。大多數(shù)情況下，灰度圖像很少和顏色映射表一起保存。MATLAB把灰度圖像存儲為一個數(shù)據(jù)矩陣，該數(shù)據(jù)矩陣中的元素分別代表了圖像中的像素。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。在MATLAB中，索引圖像是從像素值到顏色映射表值的直接映射。其中B是一個包含3列和若干行的數(shù)據(jù)陣列。此外，MATLAB還支持由多幀圖像組成的圖像序列。167。 利用這些圖像處理工具箱,并結(jié)合其強大的數(shù)據(jù)處理能力,我們可不必關(guān)心圖像文件的格式、讀寫、顯示等細(xì)節(jié),而把精力集中在算法研究上,大大提高了工作效率。MATLAB提供了15類圖像處理函數(shù)，涵蓋了包括近期研究成果在內(nèi)的幾乎所有的圖像處理方法。 MATLAB的圖像處理工具箱功能十分強大,支持的圖像文件格式豐富,如*.BMP、*.JPEG、*.GIF、*.TIFF、*.PCX、*.HDF、*.XWD、*.PNG等。如RGB圖像則需要一個三維數(shù)組，3個數(shù)據(jù)維分別對應(yīng)于某像素點的紅色、綠色和藍(lán)色強度值。例如，由200行和300列的不同顏色點組成的一幅圖像在MATLAB中采用200300的矩陣存儲。 MATLAB圖像處理工具箱簡介 MATLAB中的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是由一組有序的實數(shù)或復(fù)數(shù)元素構(gòu)成的數(shù)組，圖像對象的表達(dá)采用的是一組有序的灰度或彩色數(shù)據(jù)元素構(gòu)成的實值數(shù)組。 （3）程序可以被直接看到程序的源代碼，因而不利于算法和數(shù)據(jù)的保密。 （1）MATLAB是一種解釋性語言，所以它的語言執(zhí)行效率低，這對于實時性要求較高的領(lǐng)域，如自動控制、信號處理等，其實時效率是較差的。正是MATLAB語言的這些優(yōu)勢，我們選擇采用這種語言實現(xiàn)圖像處理算法，利用MATLAB強大的工具包，使算法易于實現(xiàn)。它大大加快了工程技術(shù)人員從事軟件開發(fā)的效率。（3）易學(xué)易用性 MATLAB不需要用戶有高深的數(shù)學(xué)知識和程序設(shè)計能力，不需要用戶深刻了解算法及編程技巧。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。（2）功能強大，可擴展性強 MATLAB語言不但提供了科學(xué)計算、數(shù)據(jù)分析與可視化、系統(tǒng)仿真等強大的功能，而且具有可擴展性特征。MATLAB不僅能免去大量的經(jīng)常反復(fù)的基本數(shù)學(xué)運算，而且它的編譯和執(zhí)行速度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了采用C和Fortran語言設(shè)計的程序。 MATLAB的主要優(yōu)缺點1．MATLAB的主要優(yōu)點（1）界面友好，編程效率高 MATLAB是一種以矩陣為基本變量單元的可視化程序設(shè)計語言，它的語法結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)據(jù)類型單一，命令表達(dá)方式接近于常用的數(shù)學(xué)公式。矩陣運算的語法對MATLAB中的數(shù)字圖像同樣適用。同時，工具箱內(nèi)的函數(shù)源程序也是開放性的，多為M文件，用戶可以查看這些文件的代碼并進(jìn)行更改，MATLAB支持用戶對其函數(shù)進(jìn)行二次開發(fā)，用戶的應(yīng)用程序也可以作為新的函數(shù)添加到相應(yīng)的工具箱中。它集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個方便的、界面友好的用戶環(huán)境，而且還具有可擴展性特征。167。4． 軍事公安領(lǐng)域中的應(yīng)用巡航導(dǎo)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(fù)原；集裝箱的不開箱檢查等。2． 遙感航天中的應(yīng)用軍事偵察、定位、導(dǎo)航、指揮等應(yīng)用；多光譜衛(wèi)星圖像分析；地形、地圖、國土普查；地質(zhì)、礦藏勘探；天文、太空星體的探測及分析等。數(shù)字圖像處理主要采用計算機來實現(xiàn)，隨著計算機軟硬件技術(shù)的突飛猛進(jìn)，以及圖像處理的長足發(fā)展，使得數(shù)字圖像處理技術(shù)無論在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、軍事國防以及現(xiàn)代管理決策部門等各行各業(yè)都得到越來越多的應(yīng)用，其應(yīng)用場合廣闊、內(nèi)容眾多、形式新穎、門類齊全，可以說是方興未艾，正向著實時化、大型化、小型化、遠(yuǎn)程化等多方面迅猛發(fā)展。另外，由于攝像設(shè)備的小型化和高精度化，圖像的畫質(zhì)有了顯著改善。圖像是人們認(rèn)識客觀世界的重要知識來源。167。該處理輸入的是圖像，輸出的是一種描述。統(tǒng)計識別法側(cè)重于特征，句法結(jié)構(gòu)識別側(cè)重于結(jié)構(gòu)和基元，而模糊識別法是把模糊數(shù)學(xué)的一些概念和理論用于識別處理。9．模式識別 模式識別是數(shù)字圖像處理的又一研究領(lǐng)域。8．圖像編碼 圖像編碼研究屬于信息論中信源編碼范疇，其主要宗旨是利用圖像信號的統(tǒng)計特性及人類視覺的生理學(xué)及心理學(xué)特性對圖像信號進(jìn)行高效編碼，即研究數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，以解決數(shù)據(jù)量大的矛盾。值得注意的是三維重建算法發(fā)展得很快，而且由于與計算機圖形學(xué)相結(jié)合，把多個二維圖像合成三維圖像，并加以光照模型和各種渲染技術(shù)，能生成各種具有強烈真實感及純凈的高質(zhì)量圖像。該處理的典型應(yīng)用就是CT技術(shù)，早期為X射線CT，后來發(fā)展的有ECT、超聲CT、核磁共振(NMR)等。因此，對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之一。6．圖像分割 圖像分割是將圖像中有意義的特征部分提取出來，這是進(jìn)一步進(jìn)行圖像識別、分析和理解的基礎(chǔ)。這些干擾可用維納濾波、逆濾波波等方法加以去除。圖像噪聲包括隨機噪聲和相干噪聲，隨機噪聲干擾表現(xiàn)為麻點干擾，相干噪聲表現(xiàn)為網(wǎng)文干擾。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。4．圖像增強 圖像增強處理主要是突出圖像中感興趣的信息，而減弱或去除不需要的信息，從而使有用的信息得到加強，便于區(qū)分或解釋。3．圖像變換 由于圖像陣列很大，直接在空間域中進(jìn)行處理，涉及計算量很大。1．幾何處理幾何處理主要包括坐標(biāo)變換，圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動，多個圖像配準(zhǔn)，全景畸變校正，扭曲校正，周長、面積、體積計算等。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，同時還被廣泛用于數(shù)學(xué)、物理、神經(jīng)、生物和音樂等多方面。（3）硬件芯片的研究，把圖像處理的許多功能固化在一塊芯片上，使之應(yīng)用更方便。盡量使得計算機的理解和識別可以按照人的認(rèn)識與思維方式進(jìn)行工作，可以考慮到非邏輯思維和主觀概率。從整體上看，目前圖像處理技術(shù)還沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。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，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。主要是提高顯示分辨率和采集分辨率，其最大的困難是圖形圖像的刷新存取速度與顯像管的制造；②提高硬件的速度。3．圖像處理技術(shù)的發(fā)展方向 圖像處理技術(shù)未來的發(fā)展方向大致可以分為以下4個方面:（1）高分辨率、朝高速、多媒體、立體化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化方向發(fā)展。在理解三維景物時需要知識導(dǎo)引，這也是人工智能中正在致力解決的知識工程問題。（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。而語音帶寬僅為4kHz左右。因此對計算機的計算速度、存儲容量等要求較高。2．?dāng)?shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展的瓶頸（1）處理信息量過大 目前，數(shù)字圖像處理的信息大多是二維信息，處理信息量很大。就電視畫面而言，同一行中相鄰兩個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。（5）信息壓縮的潛力大 數(shù)字圖像中各個像素是不獨立的，其相關(guān)性大。這些來自不同信息源的圖像只要被變換為數(shù)字編碼形式后，均是用二維數(shù)組表示的灰度圖像組合而成，因而均可用計算機來處理。（3）適用面寬 圖像可以來自多種信息源。現(xiàn)代掃描儀可以把每個像素的灰度等級量化為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。只要圖像在數(shù)字化時準(zhǔn)確地表現(xiàn)了原稿，則數(shù)字圖像處理過程始終能保持圖像的真實再現(xiàn)。167。數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展涉及信息科學(xué)、計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)以及生物學(xué)等學(xué)科，因此數(shù)理及相關(guān)的邊緣學(xué)科對圖像處理科學(xué)的發(fā)展有越來越大的影響。 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轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計算機進(jìn)行處理的過程。5．通過圖像處理與分析系統(tǒng)的各個模塊，對一個簡單的實例進(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。利用MATLAB軟件完成了算法的實現(xiàn)，最后通過實例說明處理效果。3．完成系統(tǒng)的總體設(shè)計，各功能模塊設(shè)計。 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、主要內(nèi)容以及在不可控環(huán)境下的應(yīng)用。167。我國某些大學(xué)或科研單位根據(jù)課題研究需要，開發(fā)了相應(yīng)的圖像處理軟件，并應(yīng)用于教學(xué)實驗。目前國外很多大學(xué)、研究院在數(shù)字圖像處理的實驗研究中都應(yīng)用此軟件。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。 CVIPtools計算機視覺與圖像處理實驗軟件，主要用于計算機數(shù)字圖像分析和處理，主要宗旨是讓圖像處理的初學(xué)者、學(xué)生、老師和其它研究人員探索計算機數(shù)字圖像處理的巨大