图像MATLAB中图像增强技术的实现毕业论文

摘 要

图像增强是指依据图像所存在的问题按特定的需要突出一幅图像中的某些信息同时削弱或去除某些冗余信息的处理方法。其主要目的是使得处理后的图像对给定的应用比原来的图像更加有效同时可以有效的改善图像质量。图像增强技术主要包含直方图修改处理、 图像平滑化处理、 图像尖锐化处理和彩色处理技术等。

图像增强单纯从技术上可分成两大类一类是频域处理法一类是空域处理法。频域处理法的采用的是卷积定理它利用修改图像傅立叶变换的方法实现对图像的增强处理空域处理法则是对图像中的像素进行直接的处理大多数是以灰度映射变换为基础的所用的映射变换取决于增强的目的。

在本论文中利用Matlab提供的若干函数用于图像类型的转换。Matlab支持五种图像类型即二值图像、索引图像、灰度图像、RGB图像和多帧图像阵列。在Matlab中要查询一个图像文件的信息只要用imfinfo指令加上文件及其完整路径名即可。 Matlab提供了两个重要的用于图像文件的读写的指令分别是从图像文件中读取数据的i m read 以及将数据写入到图像文件中的i mw ri te。至于多个图像的显示则可分为两个方面在不同的图形窗口显示不同的图像可以用fig u re指令来实现在同一个图形窗口显示多图可以用subplot来实现。

关键字matlab图像增强灰度滤波器

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Abstract

The image intensification is refers specificly according to needs to highl ightin an image certain informations, simultaneously,weakens the informationprocessing method which or removes certain does not need.After its mainpurpose is the processing image is more effective than to certain specificappl ications the original image.The image intensification technology mainlycontains histogram revision processing, image smooth processing, imageintensification processing and the colored processing technology and so on.

The image intensification technology basical ly separable becomes two bigkinds:One kind is the frequency range processing law,one kind is the air zoneprocessing law.The frequency range processing method foundation convolutesthe theorem. It uses the revision image Fourier transformation the methodreal ization to image enhancement processing.

Image of pointoperations,pointoperationswi l l enterthe image map fortheoutput image, output image each pixel gray value only by the correspondinginput pixel value decision.Nonl inear point operations correspond to non-l inearmapping function, mapping, including the square of the typical functions,logarithmic functions, the interception function (window function), field-valuedfunctions,such as multi-value quantization function.Threshold processing is the页脚

most common point of a nonl inear operator, its function is to select a thresholdvalue, the image binarization,and then use the resulting binary image for imagesegmentation and edge tracking processing.

Keyword: the image intensification of matlab 、 gray、 fi lter

、

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原创性声明

本人重承诺所呈交的毕业设计论文 是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知除文中特别加以标注和致的地方外不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使

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作者 签名 日 期

指导教师签名 日 期

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或全部容。

作者签名 日 期

目 录

摘 要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I

ABSTRACT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I I

目 录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IV

第一章绪论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

第二章 MATLAB的简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

2.1 MATLAB主要功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

2.2 MATLAB优势. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.2.1 工作平台和编程环境. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.2.2 实用的程序语言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.2.3 计算机数据处理能力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1

2.2.4 图形处理功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1

2.2.5 应用的模块集合工具箱. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

2.3 MATLAB函数与数据类型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

2.3.1 整型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

2.3.2 浮点数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

2.3.3 字符. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

2.3.4 常用的字符操作函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

2.4 MATLAB常用工具箱. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

2.5 小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

第三章 MATLAB图像增强. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

3.1 图像增强技术概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

3.1 .1 空域滤波增强. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

3.1 .2 平滑滤波器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

3.1 .3 中值滤波器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

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3.1 .4 锐化滤波器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

3.1 .5 低通滤波器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

3.1 .6 高通滤波器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

3.1 .7 同态滤波器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

3.2 MATLAB图像增强函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

3.3 MATLAB应用于数字图像增强和滤波......................................................23

3.3.1 目的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3.3.2 容. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3.4 实验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

致. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

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第一章绪论

图像增强技术的发展大致经历了初创期、发展期、普及期和应用期4个阶段。初创期开始于20世纪60年代当时的图像采用像素型光栅进行扫描显示大多采用中、大型机对其进行处理。20世纪70年代进入了发展期开始大量采用中、大型机进行处理图像处理也逐渐改用光栅扫描显示方式特别是出现了CT和卫星遥感图像对图像增强处理提出了一个更高的要求。到了20世纪80年代图像增强技术进入普及期此时的计算机已经能够承担起图形图像处理的任务。 20世纪90年代进入了应用期人们运用数字图像增强技术处理和分析遥感图像以有效地进行资源和矿藏的勘探、调查、农业和城市的土地规划、作物估产、气象预报、灾害及军事目标的监视等。在生物医学工程方面运用图像增强技术对X射线图像、超声图像和生物切片显微图像等进行处理提高图像的清晰度和分辨率。在工业和工程方面主要应用于无损探伤、质量检测和过程自动控制等方面。在公共安全方面人像、指纹及其他痕迹的处理和识别以及交通监控、事故分析等都在不同程度上使用了图像增强技术。图像增强是图像处理的重要组成部分传统的图像增强方法对于改善图像质量发挥了极其重要的作用。随着对图像技术研究的不断深入和发展新的图像增强方法不断出现。例如一些学者将模糊映射理论引入到图像增强算法中提出了包括模糊松弛、模糊熵、模糊类等增强算法来解决增强算法中映射函数选择问题并且随着交互式图像增强技术的应用可以主观控制图像增强效果。同时利用直方图均衡技术的图像增强也有许多新的进展例如提出了多层直方图结合亮度保持的均衡算法、动态分层直方图均衡算法。这些算法通过分割图像然后在子层图像做均衡处理页脚

较好地解决了直方图均衡过程中的对比度过拉伸问题并且可以控制子层灰度映射围增强效果较好。

Matlab名字由MATrix和LABoratory两词的前三个字母组合而成。那是20世纪七十年代后期的事时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的CleveMoler教授出于减轻学生编程负担的目的为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序的“通俗易用”的接口此为用FORTRAN编写的初期状态的MATLAB。

经校园广泛使用由Little、 Moler、 Steve Bangert合作于1984年成立了MathWorks公司并把MATLAB正式推向市场。从这时起MATLAB的核采用C语言编写而且除了原有的数值计算能力外还添加了数据图视功能。

到九十年代初期在国际上30几个数字类科技应用软件中Matlab在数值计算方面独占鳌头而Mathematica和Maple则分居符号计算软件的前两名。Mathcad因其提供计算、 图形、文字处理的统一环境而深受学生欢迎。

4.x版在继承和发展其原有的数值计算和图形可视能力的同时出现了以下几个重要变化

 1 推出了SIMULINK一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境。

2推出了符号计算工具包。一个以Maple为“引擎”的Symbol ic MathToolbox 1 .0。此举结束了国际上数值计算、符号计算孰优孰劣的长期争论促成了两种计算的互补发展新时代。

3构作了 Notebook 。 MathWorks公司瞄准应用围最广的Word 运用D DE和OLE实现了MATLAB与Word的无缝连接从而为专业科技工作页脚

者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体的高水准环境。从1997年春的5.0版起后历经5.1 、 5.2、 5.3、 6.0、 6.1等多个版本的不断改进MATLAB“面向对象”的特点愈加突出数据类型愈加丰富操作界面愈加友善。 2002年初夏所推6.5版的最大特点是该版本采用了JIT加速器从而使MATLAB朝运算速度与C程序相比肩的方向前进了一大步。

第二章Matlab的简介

MATLAB是建立在向量、数组和矩阵基础上的一种分析和仿真工具软件包包含各种能够进行常规运算的“工具箱” 如常用的矩阵代数运算、数组运算、方程求根、优化计算及函数求导积分符号运算等同时还提供了编程计算的编程特性通过编程可以解决一些复杂的工程问题也可绘制二维、三维图形输出结果可视化。 目前已成为工程领域中较常用的软件工具包之一。

2.1 Matlab主要功能

它是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。使用它可以较使用传统的编程语言如C、 C++等更快的解决技术计算问题。

高级语言可用于技术计算开发环境可对代码、文件和数据进行管理数学页脚