基于MATLAB的数字图像增强方法论文

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1、. 届 别 2014届 学 号 201014110206 毕业设计（论文） 基于MATLAB的数字图像增强方法 姓 名 李 亚 斌 系 别 、专 业 物理与电子信息工程系、 电子信息科学与技术专业 导师姓名、职称 李 亚 兰、讲 师 完 成 时 间 2014年4月20日 .目 录摘要Abstract1 绪 论11.1 研究背景11.2 课题研究目的和意义31.3研究内容32 MATLAB基本知识介绍32.1 MATLAB的概述32.2 MATLAB语言的特点42.3 MATLAB在图像处理操作中的应用53 数字图像处理的基础知识简介63.1 数字图像基础知识63.1.1 数字图像的含义63.1

2、.2 数字图像的类型73.2 数字图像处理概述83.2.1 基本概念83.2.2 研究内容83.2.3 基本特点93.2.4 主要应用领域104 利用MATLAB增强图像104.1 空域变换增强114.1.1 图像求反114.1.2 增强对比度134.2 空域滤波增强144.2.1 基本原理154.2.2 线性平滑滤波器154.2.3 非线性平滑滤波器174.2.4 线性锐化滤波器184.3 频域增强194.3.1 基本原理194.3.2 低通滤波204.3.3 高通滤波215 结束语23参考文献24致谢25 摘 要数字图像处理是一门新兴技术，随着计算机硬件的发展，数字图像的实时处理已经成为可

3、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行处理的技术。数字图像处理技术已经在很多领域上都有了比较广泛的应用，例如在生物医学、遥感航天、工业、军事公安等领域。图像处理的信息量很大，对处理速度的要求也比较高。MATLAB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MATLAB 语言的特点,基于MATLAB的数字图像处理环境，介绍了如何利用MATLAB及其图像处理工具箱进行数字图像处理，并通过一些例子来说明利用MATLAB图像处理工具箱进行图像处理的方法。主要论述了利用MATLAB

4、实现数字图像增强处理。当然,数字图像增强方法有多种。本文主要介绍的增强方法有：空域变换增强、空域滤波增强、频域增强。 关键词：MATLAB；数字图像增强；空域变换增强；空域滤波增强；频域增强 .ABSTRACT Digital image processing is an emerging technology , with the development of computer hardware , real-time processing of digital images has become possible due to the emergence of various digita

5、l image processing algorithms , making it faster and faster processing speed , the better for people services. Digital image processing is a computer algorithm using certain graphics processing technology through . Digital image processing technology has had a relatively wide range of applications i

6、n many fields, such as biomedical , aerospace remote sensing , industrial , military and public security fields. A large amount of information the image processing , the processing speed is relatively high . MATLAB powerful computing and graphical display function , the image processing becomes more

7、 simple and intuitive . This article describes the features of MATLAB , MATLAB-based digital image processing environment , describes how to use MATLAB and Image Processing Toolbox for digital image processing , and through a number of examples to illustrate the use of MATLAB image processing toolbo

8、x for image processing methods. Discusses the use of MATLAB digital image enhancement processing . Of course , a variety of digital image enhancement method . This paper describes the enhancement methods are: spatial transformation enhancement, spatial filtering enhancement, frequency domain enhance

9、ment.Keywords : MATLAB; digital image enhancement ; spatial transformation enhancement ; spatial filtering enhancement ; frequency domain enhancement.1 绪 论1.1 研究背景在70年代中期，Cleve Moler博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序库。EISPACK是特征值求解的FOETRAN程序库，LINPACK是解线性方程的程序库。在当时，这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。到

10、70年代后期，身为美国New Mexico大学计算机系系主任的Cleve Moler，在给学生讲授线性代数课程时，想教学生使用EISPACK和LINPACK程序库，但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间，于是他开始自己动手，利用业余时间为学生编写EISPACK和LINPACK的接口程序。Cleve Moler给这个接口程序取名为MATLAB，该名为矩阵(matrix)和实验室(labotatory)两个英文单词的前三个字母的组合。在以后的数年里，MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。1983年春天，Cleve Moler到Standford大

11、学讲学，MATLAB深深地吸引了工程师John Little.John Little敏锐地觉察到MATLAB在工程领域的广阔前景。同年，他和Cleve Moler，Steve Bangert一起，用C语言开发了第二代专业版。这一代的MATLAB语言同时具备了数值计算和数据图示化的功能。1984年，Cleve Moler和John Little成立了Math Works公司，正式把MATLAB推向市场，并继续进行MATLAB的研究和开发。在当今30多个数学类科技应用软件中，就软件数学处理的原始内核而言,可分为两大类。一类是数值计算型软件，如MATLAB，Xmath，Gauss等，这类软件长于数值

12、计算，对处理大批数据效率高；另一类是数学分析型软件，Mathematica，Maple等，这类软件以符号计算见长，能给出解析解和任意精确解，其缺点是处理大量数据时效率较低。MathWorks公司顺应多功能需求之潮流,在其卓越数值计算和图示能力的基础上，又率先在专业水平上开拓了其符号计算，文字处理，可视化建模和实时控制能力，开发了适合多学科，多部门要求的新一代科技应用软件MATLAB。经过多年的国际竞争，MATLAB以经占据了数值软件市场的主导地位。在MATLAB进入市场前，国际上的许多软件包都是直接以FORTRANC语言等编程语言开发的。这种软件的缺点是使用面窄，接口简陋，程序结构不开放以及没

13、有标准的基库，很难适应各学科的最新发展，因而很难推广。MATLAB的出现，为各国科学家开发学科软件提供了新的基础。在MATLAB问世不久的80年代中期，原先控制领域里的一些软件包纷纷被淘汰或在MATLAB上重建。时至今日，经过MathWorks公司的不断完善，MATLAB已经发展成为适合多学科，多种工作平台的功能强大大大型软件。在国外，MATLAB已经经受了多年考验。在欧美等高校，MATLAB已经成为线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生，硕士生，博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，MATLAB被

14、广泛用于科学研究和解决各种具体问题。在国内，特别是工程界，MATLAB一定会盛行起来。可以说，无论你从事工程方面的哪个学科，都能在MATLAB里找到合适的功能。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发展到一定水平，人们开始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(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、去除噪声等方法进行处理，并考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，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行更为复杂的图像处理，从而获得了月球的地形图、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，如对火星、土星等星球的探测研究中，数字图像处理技