MATLAB的数字图像处理说明.docx

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1、MAT1AB数字图像处理摘要数字图像处理是一门新兴技术，随着计算机硬件的开展，数字图像的实时处理已经成为可能，由于数字图像处理的各种算法的出现，使得其处理速度越来越快，能更好的为人们服务。数字图像处理是一种通过计算机采用一定的算法对图形图像进展处理的技术。数字图像处理技术已经在各个领域上都有了对比广泛的应用。图像处理的信息量很大，对处理速度的要求也对比高。MAT1AB强大的运算和图形展示功能，使图像处理变得更加的简单和直观。本文介绍了MAT1AB语言的特点，基于MAT1AB的数字图像处理环境，介绍了若何利用MAT1AB及其图像处理工具箱进展数字图像处理，并通过一些例子来说明利用MAT1AB图像

2、处理工具箱进展图像处理的方法。主要论述了利用MAT1AB实现图像增强、二值图像分析等图像处理。关键词：MAT1AB,数字图像处理，图像增强，二值图像目录1o11.1课题研究目的及意义11.2国内外研究现状21. 3本课题研究工作与构造安排32数字图像处理的简介32. 1什么是数字图像43. 2数字图像处理概述6221*62.2.2研究内容62.2.3*72.2.4主要应用92. 3图像处理文件格式102. 3.1MAT1AB图像文件格式103. 3.2图像类型103MAT1AB基本知识介绍123. 1MAT1AB的概述123.2MAT1AB产生的历史背景1233MAT1AB口的特点143.4M

3、AT1AB在图像处理中的应用164图像增强174.1空域变换增强184.1.1 增强比照度184. 1.2图像求反.194. 2空域滤波增强204. 2.1215. 2.2线性平滑滤波器216. 2.3非线性平滑滤波器227. 2.4线性锐化滤波器234.3频域增强24431244. 3.2低通滤波2443.3r0j265二值图像分析275. 1弓I目286. 2二值形态学的基本运算285.2.1膨胀2852.2295.3二值分析进展图像处理综合应用305 .3.1噪声滤除306 3.23U*317 zji1口J/jc326.1名吉326.233致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。

4、1绪论本章简单介绍课题的研究目的及意义，该课题国内外研究现状以及论文内容安排等。1.1 课题研究目的及意义数字图像处理(Digita1ImageProcessing),就是利用数字计算机或者其他数字硬件，对从图像信息转换而得到的电信号进展某些数学运算，以提高图像的实用性。例如从卫星图片中提取目标物的特征参数，三维立体断层图像的重建等。总的来说，数字图像处理包括点运算、几何处理、图像增强、图像复原、图像形态学处理、图像编码、图像重建、模式识别等。由于计算机处理能力的不断增强，数字图像处理学科在飞速开展的同时，也越来越广泛地向许多其他学科快速穿插渗透，使得图像作为信息获取以及信息的利用等方面也变得

5、越来越重要。目前数字图像处理的应用越来越广泛，已经渗透到工业、医疗保健、航空航天、军事等各个领域，在国民经济中发挥越来越大的作用。MathWorks公司推出的MAT1AB软件是学习数理知识的好帮手。应用MAT1AB友好的界面和丰富、实用、高效的指令及模块，可以使人较快地认识、理解图像处理的相关概念，逐步掌握图像信号处理的基本方法,进而能够解决相关的工程和科研中的问题。图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此，图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。随着人类活动范围的不断扩大，图像处理的应用领域也将随之不断扩大，已在国家安全、经济开展、日常生活中充当越来越重要的角色，对国计民生的作

6、用不可低估。1.2 国内外研究现状数字图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经开展到一定水平，人们开场利用计算机来处理图形和图像信息。数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的图像处理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室(JP1)o他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进展处理，并考虑了太阳位置和月球环境的

7、影响，由计算机成功地绘制出月球外表地图，获得了巨大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进展更为复杂的图像处理，以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了非凡的成果，为人类登月创举奠定了坚实的根基，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。在以后的宇航空间技术，如对火星、土星等星球的探测研究中，数字图像处理技术都发挥了巨大的作用。数字图像处理取得的另一个巨大成就是在医学上获得的成果。1972年英国EMI公司工程师HouSfie1d创造了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置，也就是我们通常所说的CT(ComputerTomograph)。CT的基本方法是根据人的头部截面的投影，经计算机处

8、理来重建截面图像，称为图像重建。1975年EM1公司又成功研制出全身用的CT装置，获得了人体各个部位鲜明清晰的断层图像。1979年，这项无损伤诊断技术获得了诺贝尔奖，说明它对人类作出了划时代的奉献。与此同时，图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就，属于这些领域的有航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等，使图像处理成为一门引人注目、前景远大的新型学科。随着图像处理技术的深入开展，从70年代中期开场，随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速开展，数字图像处理向更高、更深层次开展。人们已开场研究若何用计算机系统解释图像，实现类似人类视

9、觉系统理解外部世界，这被称为图像理解或计算机视觉。很多国家，特别是兴旺国家投入更多的人力、物力到这项研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的视觉计算理论，这个理论成为计算机视觉领域其后十多年的主导思想。图像理解虽然在理论方法研究上已取得不小的进展，但它本身是一个对比难的研究领域，存在不少困难，因人类本身对自己的视觉过程还了解甚少，因此计算机视觉是一个有待人们进一步探索新的领域。1.3 本课题研究工作与构造安排本文主要以MAT1AB为工具来实现数字图像的处理。全文共分6章，构造安排如下：第一章绪论，介绍了课题研究目的及意义和国内外研究现状。第二章介绍了数

10、字图像和数字图像处理的基本知识。第三章介绍了MatIab仿真工具。第四章介绍了图像增强的原理及利用MAT1AB来实现图像增强。第五章介绍了二值图像操作原理及利用MAT1AB实现二值图像操作。第六章总结与展望。2数字图像处理的简介2.1什么是数字图像所谓数字图像就是把传统图像的画面分割成如图2-1所示的被成为像素（picturee1ement,简称pixe1。有时候也用Pe1这一简写词）的小的离散点，各像素的灰度值也是用离散值即整数值来表示的。数字图像（digita1imagine）和传统的图像即模拟图像（PietUre）是有差异的。图2-1数字图像为了从一般的照片，景物等模拟图像中得到数字图像

11、，需要对传统的模拟图像进展采样与量化两种操作（二者统称为数字化1 .采样采样（samp1ing）就是把在时间上和空间上连续的图像变成离散点（采样点，即像素）的集合的一种操作。图像基本上是在二维平面上连续分布的信息形式要把它输入到计算机中，首先要把二维信号变成一维信号，因此要进展扫描（scanning）。最常用的扫描方法是在二维平面上按一定间隔顺序地从上方顺序地沿水平方向的直线（扫描线）扫描，从而取出浓淡值（灰度值）的线扫描（1aSter扫描对于由此得到的一维信号，通过求出每一特定间隔的值，可以得到离散的信号。对于运动图像除进展水平，垂直两个方向的扫描以外，还有进展时间轴上的扫描。通过采样，如设

12、横向的像素数为比纵向的像素数为N,则画面的大小可以表示为“M*N个像素。2 .量化经过采样，图像被分解成在时间上和空间上离散分布的像素，但是像素的值（灰度值）还是连续值。像素的值，是指白色-灰色-黑色的浓淡值，有时候也指光的强度（亮度）值或灰度值。把这些连续的浓淡值或灰度值变为离散的值（整数值）的操作就是量化。如果把这些连续变化的值(灰度值)量化为8bit,则灰度值被分成0-2552的256个级别，分别对应于各个灰度值的浓淡程度，叫做灰度等级或灰度标度。在0-255的值对应于白-黑的时候，有以0为白，255为黑的方法，也有以0为黑，255为白的方法，这取决于图像的输入方法以及用什么样的观点对图

13、像进展处理等，这是在编程时应特别注意的问题。但在只有黑白二值的二值图像的情形，一般设0为白，1为黑。对连续的灰度值赋予量化级的，即灰度值方法有:均匀量化(Uniformquantization),线性量化(1inerquantization),对数量化，MAX量化，锥形量化(taperedquantization)等。3 .采样、量化和图像细节的关系上面的数字化过程，需要确定数值N和灰度级的级数K。在数字图像处理中，一般都取成2的整数累，即：N=2”(2.1)K=T(2.2)一幅数字图像在计算机中所占的二进制存储位数b为：b=kg(2严N=N*N*m(bit)(2.3)例如，灰度级为256级(m=8)的512X512的一幅数字图像，需要大约210万个存储位。随着N和m的增加，计算机所需要的存储量也随之迅速增加。由于数字图像是连续图像的近似，从图像数字化的过程可以看到。这种近似的程度主要取决于采样样本的大小和数量(N值)以及量化的级数K(或In值)。N和K的值越大，图像越清晰。2.2数字图像处理概述2. 2.1基本概念数字图像处理(Digita1ImageProcessing)是通过计算机对图像进展去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。数字图像处理的产生和