【正文】 位置和月球環(huán)境的影響，由計算機成功地繪制出月球表面地圖，獲得了巨大的成功。在以后的宇航空間技術，如對火星、土星等星球的探測研究中，數(shù)字圖像處理技術都發(fā)揮了巨大的作用。1972年英國EMI公司工程師Housfield發(fā)明了用于頭顱診斷的X射線計算機斷層攝影裝置，也就是我們通常所說的CT（Computer Tomograph）。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT裝置，獲得了人體各個部位鮮明清晰的斷層圖像。與此同時，圖像處理技術在許多應用領域受到廣泛重視并取得了重大的開拓性成就，屬于這些領域的有航空航天、生物醫(yī)學工程、工業(yè)檢測、機器人視覺、公安司法、軍事制導、文化藝術等，使圖像處理成為一門引人注目、前景遠大的新型學科。人們已開始研究如何用計算機系統(tǒng)解釋圖像，實現(xiàn)類似人類視覺系統(tǒng)理解外部世界，這被稱為圖像理解或計算機視覺。其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的視覺計算理論，這個理論成為計算機視覺領域其后十多年的主導思想。 本課題研究工作與結(jié)構安排 本文主要以MATLAB為工具來實現(xiàn)數(shù)字圖像的處理。第二章 介紹了數(shù)字圖像和數(shù)字圖像處理的基本知識。第四章 介紹了利用MATLAB實現(xiàn)二值圖像操作。第二章數(shù)字圖像處理的簡介 什么是數(shù)字圖像所謂數(shù)字圖像就是把傳統(tǒng)圖像的畫面分割成如圖21所示的被成為像素（picture element, 簡稱pixel。數(shù)字圖像（digital imagine）和傳統(tǒng)的圖像即模擬圖像(picture)是有差別的。1． 采樣采樣（sampling）就是把在時間上和空間上連續(xù)的圖像變成離散點（采樣點，即像素）的集合的一種操作。最常用的掃描方法是在二維平面上按一定間隔順序地從上方順序地沿水平方向的直線（掃描線）掃描，從而取出濃淡值（灰度值）的線掃描（Laster掃描）。對于運動圖像除進行水平，垂直兩個方向的掃描以外，還有進行時間軸上的掃描。2． 量化經(jīng)過采樣，圖像被分解成在時間上和空間上離散分布的像素，但是像素的值（灰度值）還是連續(xù)值。把這些連續(xù)的濃淡值或灰度值變?yōu)殡x散的值（整數(shù)值）的操作就是量化。 在0255的值對應于白黑的時候，有以0為白，255為黑的方法，也有以0為黑，255為白的方法，這取決于圖像的輸入方法以及用什么樣的觀點對圖像進行處理等，這是在編程時應特別注意的問題。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。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。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)。 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。 研究內(nèi)容數(shù)字圖像處理主要研究的內(nèi)容有以下幾個方面：（1）圖像變換。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(zhuǎn)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）。 （2）圖像編碼壓縮。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。（3）圖像增強和復原。圖像增強不考慮圖像降質(zhì)的原因，突出圖像中所感興趣的部分。圖像復原要求對圖像降質(zhì)的原因有一定的了解，一般講應根據(jù)降質(zhì)過程建立“降質(zhì)模型”，再采用某種濾波方法，恢復或重建原來的圖像。圖像分割是數(shù)字圖像處理中的關鍵技術之一。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。（5）圖像描述。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。隨著圖像處理研究的深入發(fā)展，已經(jīng)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。圖像分類（識別）屬于模式識別的范疇，其主要內(nèi)容是圖像經(jīng)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。 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。因此對計算機的計算速度、存儲容量等要求較高。與語言信息相比，占用的頻帶要大幾個數(shù)量級。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。在圖像畫面上，經(jīng)常有很多像素有相同或接近的灰度。因此，圖像處理中信息壓縮的潛力很大。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。（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。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。 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。下面僅羅列了一些典型應用實例，而實際應用更廣。（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(zhì)、礦藏勘探；天文、太空星體的探測及分析等。（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。 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）PCX（Windows Paintbrush）格式。文件內(nèi)容包括：文件頭（128字節(jié)），圖像數(shù)據(jù)、擴展顏色映射表數(shù)據(jù)。有1，4，8，24位非壓縮圖像，8位RLE（Runlength Encoded ）圖像。（3）HDF（Hierarchical Data Format）格式。（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。處理1，4，8，24位非壓縮圖像，1，4，8，24位pack bit壓縮圖像，一位CCITT壓縮圖像等。（6）XWD(X Windows Dump)格式。（7）PNG（Portable Network Graphics）格式。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。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。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。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。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(jù)范圍為[0，255]。（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。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。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。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。第三章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。MATLAB是一種以矩陣為基本變量單元的可視化程序設計語言，語法結(jié)構簡單，數(shù)據(jù)類型單一，命令表達方式接近于常用的數(shù)學公式，故MATLAB不僅能免去大量的經(jīng)常重復的基本數(shù)學運算，而且其編譯和執(zhí)行速度都遠遠超過了采用C和Fortran語言設計的程序。MATLAB包括擁有數(shù)百個內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包(Toolbox).,可視化建模仿真,控制工具包,信號處理工具包,通信工具包等都屬于此類.,所有MATLAB主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件,用戶通過對源程序的修改或加入自己編寫程序構造新的專用工具包. MATLAB產(chǎn)生的歷史背景在70年代中期,Cleve ,這兩個