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1、郑州航空工业管理学院数字图像处理结课论文2013 2014 第 1 学期题 目：基于 Matalab 的图像对比处理院系： 姓名： 专业： 学号： 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基于 Visual Bisic、Matalab 等软件并采用一定的算法对图形图像进行处理的技术。图像处理的信息量很大，对处理速度的要求也比较高，当今社会数字图像处理技术已经在各个领域上都有了比较广泛的应用。鉴于 MATLAB 强大的运算和图形展示功能，使图像
2、处理变得更加的简单和直观，所以本文介绍了 MATLAB 语言的特点,基于 MATLAB 的数字图像处理环境及.tif 图片格式，具体介绍了如何利用MATLAB 及其图像处理工具箱采用 imadjust 函数、histeq 函数、adapthisteq 函数三种技术对.tif 图片进行对比增强数字图像处理操作。关键词：MATLAB，数字图像处理，图像对比增强目录1. MATLAB 基本知识介绍 .11.1 MATLAB 的概述 .11.2 MATLAB 产生的历史背景 .11.4 MATLAB 在图像处理中的应用 .42. Tif 图像格式介绍 .53. 对灰度图像 pout.tif 和彩色图像
3、 shadow.tif 的对比增强处理 .53.1 加载灰度图像 pout.tif 和彩色图像 shadow.tif.53.2 调整图像大小 .53.3 增强灰度图片 pout.tif 处理 .53.4 增强彩色图像 shadow.tif 处理 .7附录（使用程序） .8参考文献 .901. MATLAB 基本知识介绍1.1 MATLAB 的概述MATLAB 是 MATrix LABoratory（“矩阵实验室” ）的缩写，是由美国MathWorks 公司开发的集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的，功能强大、操作简单的语言。是国际公认的优秀数学应用软件之一。MATLAB 的基本
4、数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用 MATLAB 来解算问题要比用 C,FORTRAN 等语言完相同的事情简捷得多。MATLAB 包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(Toolbox).工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包.功能工具包用来扩充 MATLAB 的符号计算,可视化建模仿真,文字处理及实时控制等功能.学科工具包是专业性比较强的工具包,控制工具包,信号处理工具包,通信工具包等都属于此类.开放性使 MATLAB 广受用户欢迎.除内部函数外,所有 MATLAB 主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件,用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构
5、造新的专用工具包.1.2 MATLAB 产生的历史背景在 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 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
6、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 大学讲学,MATLAB 深深地吸引了工1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
7、 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
8、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
9、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
10、面的哪个学科，都能在 MATLAB 里找到合适的功能。1.3 MATLAB 语言的特点一种语言之所以能如此迅速地普及，显示出如此旺盛的生命力，是由于它2有着不同于其他语言的特点，正如同 FORTRAN 和 C 等高级语言使人们摆脱了需要直接对计算机硬件资源进行操作一样，被称作为第四代计算机语言的MATLAB，利用其丰富的函数资源，使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。MATLAB 最突出的特点就是简洁。MATLAB 用更直观的，符合人们思维习惯的代码，代替了 C 和 FORTRAN 语言的冗长代码。MATLAB 给用户带来的是最直观，最简洁的程序开发环境。以下简单介绍一下 MATLAB 的主要
11、特点。（1）语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。MATLAB 程序书写形式自由，利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。可以说，用 MATLAB 进行科技开发是站在专家的肩膀上。（2）运算符丰富。由于 MATLAB 是用 C 语言编写的，MATLAB 提供了和 C 语言几乎一样多的运算符，灵活使用 MATLAB 的运算符将使程序变得极为简短。 （3）MATLAB 既具有结构化的控制语句（如 for 循环，while 循环，break语句和 if 语句） ，又有面向对象编程的特性。（4）程序限制不严
12、格，程序设计自由度大。例如，在 MATLAB 里，用户无需对矩阵预定义就可使用。（5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。（6）MATLAB 的图形功能强大。在 FORTRAN 和 C 语言里，绘图都很不容易，但在 MATLAB 里，数据的可视化非常简单。MATLAB 还具有较强的编辑图形界面的能力。（7）MATLAB 的缺点是，它和其他高级程序相比，程序的执行速度较慢。由于 MATLAB 的程序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解释执行，所以速度较慢。（8）功能强大的工具箱是 MATLAB 的另一特色。MATLAB 包含两个部分：核心部分和各
13、种可选的工具箱。核心部分中有数百个核心内部函数。其工具箱又分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能，图示建模仿真功能，文字处理功能以及与硬件实时交互功能。功能性工具箱用于多种学科。而学科性工具箱是专业性比较强的，如3control，toolbox, signl processing toolbox,commumnication toolbox 等。这些工具箱都是由该领域内学术水平很高的专家编写的，所以用户无需编写自己学科范围内的基础程序，而直接进行高、精、尖的研究。（9）源程序的开放性。开放性也许是 MATLAB 最受人们欢迎的特点。除内部函数以外，所有 MATLAB 的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具箱。1.4 MATLAB 在图像处理中的应用图像处理工具包是由一系列支持图像处理操作的函数组成的。所支持的图像处理操作有:图像的几何操作、邻域和区域操作、图像变换、图像恢复与增强、线性滤波和滤波器设计、变换(D
