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1、河河北北农农业业大大学学 现现代代科科技技学学院院 本本科科毕毕业业论论文文 (设设计计) 题题 目：目： 学学 部：部： 工程技术学部 专业班级：专业班级： 计算机科学与技术 0901 班 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师姓名：指导教师姓名： 指导教师职称：指导教师职称： 讲师 二二一三一三 年年 六六 月月 二二 日日 摘 要 图像作为一种有效的信息载体，是人类获取和交换信息的主要来源。人类感知的外 界信息80%以上是通过视觉得到的。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。 图像平滑是指用于突出图像的宽大区域、低频成分、主干部分或抑制图像噪声和干 扰高频
2、成分，使图像亮度平缓渐变，减小突变梯度，改善图像质量的图像处理方法。本 文围绕图像平滑而展开，在阐明图像平滑处理基本方法的基础上，就几种有代表性的图 像平滑算法, 进行了研究、比较，分析了各自的优缺点并指明了其最佳适用场景，以期 从中总结出一套行之有效的图像平滑算法的应用指导规则。 关键字：信息载体，图像，图像噪声，C+ Abstract As an effective information carrier,image is the main source through which human acquire and exchange information.Researches have
3、 shown that eighty percent of surroundings information which is able to be perceptive by human is acquired through human visual system. Teehniques of image enhaneement aim at improving the interpretability or perception of information in images for human viewers，eliminating or attenuating unneeded i
4、nformation，or providing better input for other automated image proeessing teehniques. This paper is developed according to the algorithm of image enhancement.After the fundamental methods of image enhancement processing are demonstrated,the following representative algorithms. deeply and systematica
5、lly investigated and compared.The advantage and defect of the above-mentioned algorithms as well as the suitable application situations of them are analyzed and pointed out,in order to conclude a set of effective application instructing rules. Key words: information carrier, image, image noise, c +
6、+ 目录目录 1 绪论 .1 1.1 课题背景 .1 1.2 图像增强的研究及发展现状 .2 2 图像增强基础 .3 2.1 为什么要进行图像增强 .3 2.2 图像增强的定义 .3 2.3 常用的图像增强方法 .3 2.4 图像增强流程图 .4 3 图像平滑 .6 3.1 图像平滑的目的6 3.2 图像平滑的方法6 3.2.1 线性平滑6 3.2.2 非线性平滑 6 4 图像平滑算法与实现 .8 4.1 均值滤波8 4.1.1 基本原理8 4.1.2 实现方法.8 4.1.3 程序源代码9 4.1.4 结果输出及分析.10 4.2 高斯滤波.11 4.2.1 基本原理11 4.2.2 实现方
7、法.11 4.2.3 程序源代码12 4.2.4 结果输出及分析.13 4.3 中值滤波.15 4.3.1 基本原理15 4.3.2 实现方法.15 4.3.3 程序源代码16 4.3.4 结果输出及分析.17 结 论 .20 致 谢 .21 参考文献 .22 1 1 绪论 人们对外界信息的百分之七十五都来自图像，也就是说人类的大部分信息都是从图 像中获取的。利用计算机对图像进行各种形式的处理，促进了图像处理技术的快速发展。 图像增强本身就是图像处理中最具吸引力的领域之一。 1.1 课题背景 数字图像处理技术是 20 世纪 60 年代随着计算机技术和 VLS（Very Large Scale
8、Integrator的发展而产生、发展和不断成熟起来的一个新兴技术领域，它在理论上和 实际应用中都取得了巨大的成就 1。 视觉是人类最重要的感知手段，图像又是视觉的基础。早期图像处理的目的是改善 图像质晕，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。首次获得成功应用的是美国喷气推进实验室（ JPL） 。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进行图像处理，如：几何校正、灰度变换、去除噪 声，并考虑了太阳位和月球环境的影响，由计算机成功地绘出月球表面地图，获得了巨
9、 大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，获得月球 的地形图、彩色图及全景镶嵌图，为人类登月创举奠定了坚实的基础，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探测研究中，数字图像处理技术都发挥 巨大的作用2。 数字图像处理技术取得的另一个巨大成就是在医学上。 1972 年英国 EMI 公司工程 师 Housfield 发明了用于头颅诊断的 X 射线计算机断层摄影装置，也就是我们通常所说 的 CT（Computer Tomograph）,CT 的基本方法是根据人的头部截面的投影，经计算机处 理来重建截面图像，称为图像重建。 1975 年 EMI 公司又成
10、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被授予诺贝 尔奖，以表彰它对人类做出的划时代贡献。 从 20 世纪 70 年代中期开始，随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发 展，数字图像处理技术向更高、更深层次发展。人们已开始研究如何用计算机系统解释 图像，类似人类视觉系统 3理解外部世界，这被称为图像理解或计算机视觉。很多国家， 特别是发达国家投入更多的人力、物力到这项研究，取得了不少的重要的研究成果。其 中代表性的成果是 70 年代末 MIT 的 Marr 提出的视觉计算理沦，这个理论成为计算机视 觉领域其后十多年的主导思想
11、 4。 20 世纪 80 年代末期，人们开始将其应用于地理信息系统，研究海图的自动读入、 自动生成方法。数字图像处理技术的应用领域不断拓展。 数字图像处理技术的大发展是从 20 世纪 90 年代初开始的。自 1986 年以来，小波 理论和变换方法迅速发展，它克服 r 傅里叶分析不能用于局部分析等方面的不足之处， 被认为是调和分析半个世纪以来工作之结晶。 Ma11at 于 1988 年有效地将小波分析应用 2 于图像分解和重构。小波分析被认为是信号，图像分析在数学方法上的重大突破。随后 数字图像处理技术迅猛发展，到目前为止，图像处理在图像通讯、办公自动化系统、地 理信息系统、医疗设备、卫星照片传
12、输及分析和工业自动化领域的应用越来越多。 进入 21 世纪，随着计算机技术的迅猛发展和相关理论的不断完善，数字图像处理 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、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等。该技术成为一门引 人注目、前景远大的新学科。 1.2 图像增强的研究及发展现状 图像增强是指根据特定的需要突出图像中的重要信息，同时减弱或去除不需要的信 息。从不同的途径获取的图像，通过进行适当的增强处理，可以将原本模糊不清甚至根 本无法分辨的原始图像处理成清晰的富含大量有用信息的可使用图像，有效地去除图像 中的噪声、增强图像中的边缘或其他
13、感兴趣的区域，从而更加容易对图像中感兴趣的目 标进行检测和测量5。处理后的图像是否保持原状已经是无关紧要的了，不会因为考虑 到图像的一些理想形式而去有意识的努力重现图像的真实度。图像增强的目的是增强图 像的视觉效果，将原图像转换成一种更适合于人眼观察和计算机分析处理的形式。它一 般要借助人眼的视觉特性，以取得看起来较好地视觉效果，很少涉及客观和统一的评价 标准。增强的效果通常都与具体的图像有关系，靠人的主观感觉加以评价。 图像增强处理的应用已经渗透到医学诊断、航空航天、军事侦察、指纹识别、无损 探伤、卫星图片的处理等领域。如对 x 射线图片、CT 影像、内窥镜图像进行增强，使 医生更容易从中确
14、定病变区域，从图像细节区域中发现问题；对不同时间拍摄的同一地 区的遥感图片进行增强处理，侦查是否有敌人军事调动或军事装备及建筑出现；在煤矿 工业电视系统中采用增强处理来提高工业电视图像的清晰度，克服因光线不足、灰尘等 原因带来的图像模糊、偏差等现象，减少电视系统维护的工作量。图像增强技术的快速 发展同它的广泛应用是分不开的，发展的动力来自稳定涌现的新的应用，我们可以预料， 在未来社会中图像增强技术将会发挥更为重要的作用 6。 在图像处理过程中，图像增强是十分重要的一个环节。本文的主要内容就是围绕图 像增强部分的一些基本理论和算法而展开。 3 2 图像增强基础 2.1 为什么要进行图像增强 图像
15、增强是数字图像处理中的重要而基本的内容。增强的首要目标是处理图象，使 其比原始图象更适合特定应用。通过直方图均衡化技术来实现图像增强，首先就是对原 图像通过离散函数进行直方图处理。得到原图像的直方图后，根据均衡化的变换函数通 过计算得到所需要的增强效果的图像的直方图。阐述和分析了图像增强的点处理、空间 域滤波、频域滤波、代数运算。用直方图均衡化的算法增强灰度图像，并在VC 6.0 中 实现，达到了图象增强的目的 ,取得了较好的效果。 数字图像的增强是图像处理中的一个重要研究内容之一，是图像处理的一项基本技 术。图像增强是指按特定的需要突出一幅图像的某些信息，同时，削弱或除去某些不需 要的信息的
16、处理方法。通过对本课题的毕业设计，能从以上几个方面来认识数字图像的 有关知识，深刻理解数字图像的增强方法，特别是直方图均衡化方法的理论知识及其相 关应用。同时，能使本人掌握进行科学研究的基本方法和步骤，进一步熟悉VC6.0 等 软件开发工具的使用。熟练掌握软件开发的基本步骤和过程以及论文撰写的格式，加强 了理论知识的应用，很好地锻炼了自己的理论联系实际的能力。 数字图像增强只是数字图像处理的一个小部分。我们要做好数字图像增强就先要了 解数字图像处理的内容。下面我们来介绍一下数字图像处理。 数字图像处理是一门多学科的综合学科，它会聚了光学、电子学、数学、摄影技术 和计算机技术等众多学科方面。它通过对原始图像的加工，使之能具备更好的视觉效果 或能满足某些应用的特定要求。数字图像处理和光电检测技术、计算机科学、多媒体技 术及专家系统等技术密切相关，经过半个多世纪的发展，目前已广泛地应用于工业、医 疗保健、航空航天、军事等各个领域。它是一门偏重于应用的工程学科。作为计
