【正文】 識 別 ， 以 及 交 通 監(jiān) 控 、 事 故 分 析 等 都 在 不 同程 度 上 使 用 了 圖 像 增 強 技 術(shù) 。 隨 著 對 圖 像 技 術(shù) 研究 的 不 斷 深 入 和 發(fā) 展 ， 新 的 圖 像 增 強 方 法 不 斷 出 現(xiàn) 。 同 時 利 用 直 方 圖 均 衡 技 術(shù) 的 圖 像 增 強也 有 許 多 新 的 進 展 ： 例 如 提 出 了 多 層 直 方 圖 結(jié) 合 亮 度 保 持 的 均 衡 算 法 、 動 態(tài)分 層 直 方 圖 均 衡 算 法 。Matlab 名字由 MATrix 和 LABoratory 兩詞的前三個字母組合而成。經(jīng)校園廣泛使用，由 Little、Moler 、Steve Bangert 合作，于 1984 年成立了MathWorks 公司，并把 MATLAB 正式推向市場。到九十年代初期，在國際上 30 幾個數(shù)字類科技應(yīng)用軟件中，Matlab 在數(shù)值6計算方面獨占鰲頭，而 Mathematica 和 Maple 則分居符號計算軟件的前兩名。 版在繼承和發(fā)展其原有的數(shù)值計算和圖形可視能力的同時，出現(xiàn)了以下幾個重要變化：（1）推出了 SIMULINK，一個交互式操作的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境。一個以 Maple 為“引擎”的 Symbolic Math Toolbox 。（3）構(gòu)作了 Notebook 。從 1997 年春的 版起，后歷經(jīng) 、 等多個版本的不斷改進，MATLAB“面向?qū)ο蟆钡奶攸c愈加突出，數(shù)據(jù)類型愈加豐富，操作界面愈加友善。第二章 Matlab 的簡介MATLAB 是建立在向量、數(shù)組和矩陣基礎(chǔ)上的一種分析和仿真工具軟件包，包含各種能夠進行常規(guī)運算的“工具箱” ，如常用的矩陣代數(shù)運算、數(shù)組運算、方程求根、優(yōu)化計算及函數(shù)求導(dǎo)積分符號運算等；同時還提供了編程計算的編程特性，通過編程可以解決一些復(fù)雜的工程問題；也可繪制二維、三維圖形，輸出結(jié)果可視化。 Matlab 主要功能它是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)第二章 Matlab 的簡介7計算語言和交互式環(huán)境。高級語言可用于技術(shù)計算；開發(fā)環(huán)境可對代碼、文件和數(shù)據(jù)進行管理；數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等；二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù)；各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面；各種函數(shù)可將基于 matlab 的算法與外部應(yīng)用程序和語言；其應(yīng)用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通迅、控制系統(tǒng)設(shè)計、測試和測量等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。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。隨著 MATLAB 的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級， MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近 Windows 的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機交互性更強，操作更簡單。簡單的編程環(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行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析。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較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M 文件）后再一起運行。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。8 科學(xué)計算機數(shù)據(jù)處理能力MATLAB 是一個包含大量算法的集合。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和差錯處理。在計算要求相同的情況下，使用 MATLAB 的編程工作量會大大減少。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運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、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達式作圖。新版本的 MATLAB 對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，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。另外新版本的 MATLAB 還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。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)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。 Matlab 函數(shù)與數(shù)據(jù)類型它提供了以下類型的函數(shù)，用于執(zhí)行數(shù)學(xué)運算和數(shù)據(jù)分析:多項式和內(nèi)插數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計附加的工具箱提供了專門的數(shù)學(xué)計算函數(shù)，用于包括信號處理、優(yōu)化、統(tǒng)計、符號數(shù)學(xué)、偏微分方程求解以及曲線擬合在內(nèi)的各個領(lǐng)域。 整型通過 intmax(class)和 intmin(class) 函數(shù)返回該類整型的最大值和最小值，例如 intmax(‘int8’)=127 浮點數(shù)REALMAX(39。)和 REALMAX(39。)分別返回雙精度浮點和單精度浮點的最大值，REALMIN(39。)和 REALMIN (39。)分別返回雙精度浮點和單精度浮點的最小值。字符串存儲為字符數(shù)組，每個元素占用一個 ASCII 字符。構(gòu)成矩陣或向量的行字符串長度必須相同。10 常用的字符操作函數(shù)findstr(s1,s2) 搜索字符串ischar(s) 判斷是否字符串strcmp(s1,s2) 比較字符串是否相同strncmp(s1,s2,n) 比較字符串中的前 n 個字符是否相同strrep(s1,s2,s3) 將 s1 中的字符 s2 替換為 s3 Matlab 常用工具箱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。學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強的工具包，控制工具包，信號處理工具包，通信工具包等都屬于此類。Matlab Main Toolbox——matlab 主工具箱System Identification Toolbox——系統(tǒng)辨識工具箱Image Processing Toolbox——圖象處理工具箱LMI Control Toolbox——線性矩陣不等式工具箱Optimization Toolbox——優(yōu)化工具箱Simulink Toolbox——動態(tài)仿真工具箱Wavele Toolbox——小波工具箱它附加的工具箱，即單獨提供的專用 matlab 函數(shù)集，擴展了 matlab 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。所支持的圖第二章 Matlab 的簡介11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、線性濾波和濾波器設(shè)計、變換(DCT 變換等) 、圖像分析和統(tǒng)計、二值圖像操作等。1) 圖像文件格式的讀寫和顯示。圖像寫出函數(shù) imwrite () ,還有圖像顯示函數(shù) image ( ) 、imshow( ) 等等。MATLAB 提供了圖像的和、差等線性運算,以及卷積、相關(guān)、濾波等非線性運算。3) 圖像變換。4) 圖像的分析和增強。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)來實現(xiàn)的,使用時,只需按照函數(shù)的調(diào)用語法正確輸入?yún)?shù)即可。12第三章 Matlab 圖像增強圖像增強是按特定的需要突出一幅圖像中的某些信息，同時，消弱或去除某些信息使得圖像更加實用。 圖像增強技術(shù)概述圖像增強技術(shù)主要包括：直方圖修改處理，圖像平滑處理，圖像尖銳化處理，彩色圖像處理。頻域處理法主要是卷積定理，采用修改圖像傅立葉變換的方法實現(xiàn)對圖像的增強處理技術(shù)；空域處理法：是直接對圖像中的像素進行處理，基本上是以灰度映射變換為基礎(chǔ)的?？沼驗V波器包括：線性濾波器和非線性濾波器。銳化的目的在于增強圖像邊緣，以及對圖像進行識別和處理。平滑線性空間濾波器的輸出（響應(yīng)）是包含在濾波掩模鄰域內(nèi)像素的簡單平均值。平滑濾波器的概念很簡單：它是用濾波掩模確定的領(lǐng)域內(nèi)像素的平均值去代替圖像每個像素點的值。每個掩模前邊的乘數(shù)等于它的系數(shù)值的和，以計算平均值。例如：在 matlab 中利用線性平滑濾波器處理一副圖像 I=imread(39。)。salt amp。,)。原圖像 39。添加椒鹽噪聲圖像39。average39。 %應(yīng)用 3*3 鄰域窗口法 subplot(223),imshow(K1) K2=filter2(fspecial(39。,7),J)/255。中值濾波器的窗口可以取方形，圓形，十字形等。clear。39。temp= fread(fid, [256,256])。)。title(39。)subplot(1,3,2)Imshow(smoothingMedianFilter(LenaRaw,3))。自制函數(shù)，使用用 3*3 模板，中值濾波圖像39。title(39。)14 銳化濾波器銳化處理主要目的是突出圖像中的細(xì)節(jié)或者增強被模糊了的細(xì)節(jié)，這種模糊不是由于錯誤操作，就是特殊圖像獲取方法的固有影響。其中微分法中梯度是圖像處理常用的一次微分方法，在灰度驟變區(qū)域，梯度值大，在灰度相似區(qū)域，梯度值小。而對于模板匹配法則是出去能夠增強圖像邊緣外，還具有平滑噪聲的優(yōu)點。低通濾波器的作用就是濾除這些高頻分量，保留低頻分量，使圖像信號平滑。例如：頻域增強I=imread(39。)。salt amp。,)。含噪聲的圖像 39。 f=fft2(J)。 [M,N]=size(f)。d0=20。n2=floor(N/2)。h=1/(1+*(d/d0)^(2*n))。第三章 Matlab 圖像增強15endendg=ifftshift(g)。 subplot(122),imshow(g) title(39。) 高通濾波器與低通濾波器相反，它將高頻信號通過，而抑制了低頻信號。 Matlab 圖像增強函數(shù)Matlab 中圖像增強函數(shù)的具體使用方法：（1）直方圖 imhist 函數(shù)用于數(shù)字圖像的直方圖顯示，如：i=imread(39。)。（2）直方圖均化histeq 函數(shù)用于數(shù)字圖像的直方圖均化，如：i=imread(39。)。（3）對比度調(diào)整imadjust 函數(shù)用于數(shù)字圖像的對比度調(diào)整，如：i=imread(39。)。（4） 對數(shù)變換log 函數(shù)用于數(shù)字圖像的對數(shù)變換，如：i=imread(39。)。k=log(v)。e:\39。h=[1,2,1。1,2,1]。（6） 線性濾波利用二維卷積 conv2 濾波 , 如:i=imread(39。)。1,1,1。h=h/9。（7）中值濾波medfilt2 函數(shù)用于圖像的中值濾波，如：i=imread(39。)。（8）銳化e:\39。h=[1,2,1。1,2,1]。 Matlab 應(yīng)用于數(shù)字圖像增強和濾波 目的1）熟悉灰度圖像讀入函數(shù) imread 和圖像顯示函數(shù) imshow。(注意進行運算前類型為 uint8的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為 double 類型)。4）熟悉使用 imhist 函數(shù)顯示圖像直方圖。6）掌握加噪函數(shù) imnoise 函數(shù)。第三章 Matlab 圖像增強17 內(nèi)容根據(jù)簡單的函數(shù)映射規(guī)則編寫程序 ,完成圖像求反、增強對比度、降低對比度。2）對原始圖像求反,即轉(zhuǎn)換為黑色或白色,形成底片效果,結(jié)果賦值給矩陣D1。3）對原始圖像 D 降低對比度,結(jié)果賦值給矩陣 D2。4）對降低對比度后的圖像 D2 增強對比度, 結(jié)果賦值給矩陣 D3,要求與原始圖像外觀類似。6）對降低對比度后圖像矩陣 D2 使用 histeq 函數(shù)進行直方圖均衡化 ,結(jié)果賦值給矩陣 D4。Dimread(39。)。D=1DD=(floor(D255/2)/255)。figure,subplot(4,2,1),imshow(Dtitle(39。)。title(39。)。title(39。)。title(39。)。title(39。)。18title(39。)。title(39。)。降低對比度圖像直方圖39。figure,subplot(1,2,1),imshow(D2)。降低對比度圖像39。subplot(1,2,2),imshow(D4)。直方圖均衡化圖像39。以下將所有代碼寫成名為 的腳本文件，存盤。1）在 MATLAB 中讀入名為 的圖像給矩陣 X，將 X 強制類