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1、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，其处理能力的不断增强，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，图像处理学科在飞速发展的同时逐渐向其他学科交叉渗透。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。这种处理技术已经在各个领域上都有了比较广泛的应用。MATLAB是一种优秀的数学工具，具有强大的运算功能和图形展示功能，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，包括MATLAB软件的简介和基本使用方法说明。介绍了基于MATLAB图像处理的实现和仿真，包含图像的编辑、图像的变形、噪声与滤波以及频谱分析等。 关键词:
2、 MATLAB;数字图像处理AbstractDigital image processing is an emerging technology, with the development of computer hardware and the processing capacity, real-time digital image processing has become possible. Due to digital image processing algorithms to appear, with the rapid development of the subject of
3、image processing, it has also gradually permeated to other subjects. Digital image processing is used by some algorithms computer graphics image processing technology, and it has been in many areas have a wide range of applications. MATLAB is an excellent math tool, and it has powerful computing and
4、 graphics display capabilities. So it makes images processing become more simple and intuitive. This paper introduces characteristics of MATLAB Image Processing Toolbox for its digital image processing, including the introduction of MATLAB and its usage. The paper also introduces the simulation and
5、analysis of image processing based on MATLAB, including the level of gray , brightness, scaling, rotating, noise, filtering, and frequency analysis.Key words: MATLAB ;Digital image processing目 录一 绪论1（一）数字图像处理概述1（二）数字图像处理目的1（三）MATLAB软件基本知识介绍2二 基于MATLAB数字图像处理的实现和仿真3（一）使用MATLAB实现对图像的基本运算31、图像缩放32、图像裁剪5
6、3、图像灰度调节6（二）使用MATLAB对图像进行旋转变形7（三）噪声9（四）均值滤波11（五）频谱分析12三 总结与展望14参考文献15致 谢16文献翻译17（一）英文原文17（二）中文翻译20一、绪论（一）数字图像处理概述图像是一种重要的信息源，图像处理的最终目的就是要帮助人类理解信息的内涵。数字图像处理是将图像信号转化为数字信号并通过计算机记性去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的过程。影像数字图像处理的产生和飞速发展的因素主要有三个：一是计算机的发展；而是数学的发展（特别是离散数学理论的创立和完善）；三是广泛的农牧业、林业、环境、军事、工业和医学等方面的应用需求的增长。随着计算机
7、技术的迅猛发展，图像处理技术已经广泛应用关于各个领域。本文所涉及到的图像处理都是数字图像的处理，与模拟图像相比，数字图像具有以下显著优点：1、 精度高：目前的计算机技术可以将一幅模拟图像数字化为任意的二维数组，即数字图像可以由无限个像素组成，每个像素的亮度可以量化为12位（即4096个灰度级），这样的精度使得数字图像与彩色照片的效果相差无几；2、 处理方便：由于数字图像本质上是一组数据，所以可以用计算机对它进行任意方式的修改，例如，放大、缩小、改变颜色、复制和删除某一部分等；3、 重复性好：模拟图像（例如，照片）即便是使用非常好的底片和相纸，也会随着时间的流逝而褪色，发黄，而数字图像可以存储在
8、光盘中，上百年后再用计算机重现也不会有丝毫的改变。随着科技的发展，许多高新知识都已经在图像处理上得到了广泛应用，并取得了较好的效果。但是一些经典的图像处理方法仍然有其生命力，实际应用中还是离不开一些基本的技术。图像理解虽然在理论方法研究上已取得不小的发展，但它本身是一个比较难得研究领域，存在不少困难。因此人类本身对于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的新的领域。（二）数字图像处理目的数字图像处理的目的一般而言，对图像进行加工和分析主要有一下三个方面的目的。1、提高图像的视觉感受质量，以达到赏心悦目的目的。例如，去除图像中的噪声，改变图像的亮度、颜色，增强图像中的某
9、些成分、抑制某些成分，对图像进行几何变换等，从而改善图像的质量，以实现或真实的、或清晰的、或色彩丰富的、或意想不到的艺术效果。2、提取图像中包含的某些特征或特殊信息，以便于计算机分析，如常用做模式识别、计算机视觉的预处理等等。这些特征包括很多方面，如频域特性、灰度/颜色特性、边界/区域特性、纹理特性、形状/拓扑特性以及关系结构等。3、对图像数据进行变换、编码或压缩，以便于图像的存储和传输（三）MATLAB软件介绍 MATLAB是由美国MathWork公司推出的用于数值计算和图形处理的软件。MATLAB中除主包外，还包含许多功能各异的工具箱，用于解决各个领域的待定问题。它的工具箱主要有通信、控制
10、系统、滤波器设计、图像处理、非线性控制设计、系统识别、神经网络、最优化、模糊逻辑、信号处理、鲁棒控制、统计等。借助于这些工具箱，用户可以非常方便的进行分析、计算及设计工作。MATLAB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科学计算语言和交互式环境。使用MATLAB，用户可以使用较传统的编程语言更快的解决科学计算问题。MATLAB是由MATRIX和LABORATORY两个英文单词的前三个字母组合而成的。MATLAB是一套优秀的数值计算应用软件，它集数学运算、数值分析、矩阵运算、可视化功能与开放式环境于一体，并且还附带了三十多种面向不同领域的工具箱，使得它成为科学领域中计算机辅
11、助设计和分析、算法研究和应用开发的主要工具之一，它在信号数据处理、系统建模和仿真、科学和工程绘图以及应用程序开发等方面得到了广泛的应用。被称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。为此，MATLAB已经成为目前使用最为广泛的工程应用软件。MANLAB的图像处理工具箱功能十分强大，支持的图像文件格式丰富，如BMP、JEPG、GIF、TIFF、PCX、HDF、XWD、PNG等。MATLAB提供了15类图像处理函数，涵盖了包括近
12、期研究成果在内的几乎所有的图像处理方法。这些函数按其功能可以分为：图像显示；图像文件I/O；几何操作；像素和统计处理；图像分析；图像增强；线性滤波；线性二元滤波设计；图像变换；邻域和块处理；二进制图像操作；区域处理；颜色映像处理；颜色空间变换；图像类型和类型转换。利用这些图像处理工具箱，并结合其强大的数据处理能力，我们可以不必关心图像文件的格式、读写、显示等细节。而把精力集中在算法研究上，大大提高了工作效率。而且在测试这些算法时既可以方便地得到统计数据，同时又可得到直观图示。MATLAB 给用户带来的是最直观最简洁的程序开发环境，其主要特点有：1、语言简洁紧凑，使用方便灵活，可函数极其丰富；2
13、、运算丰富；3、既具有结构化的控制语句，又有面向对象编程的特性；4、程序限制不严格，程序设计自由度大；5、程序的可移植性很好，基本不用修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行；6、图形功能强大；7、具有强大的工具箱；8、源程序的开放性第二章 基于MATLAB数字图像处理的实现和仿真（一） 使用MATLAB实现对图像的基本运算 1、图像缩放图像的缩放是指在保持原有的图像形状的基础上对图像的大小进行扩大或缩小。例如对于行数为m列数为n的图像，通过放大可以将图像变为行数为2m，列数为2n的矩阵，在此过程中用到图像的差值算法。在MATLAB中，进行图像缩放的函数式imresize，它的常见调用方法
14、如下：B=imresize(A,scale)B=imresize(A,mrows ncols)B=imresize(A,scale,method)其中，A是要进行缩放的图像矩阵，scale是进行缩放的倍数，如果scale小于1，则进行缩小操作，如果scale大于1，则进行放大操作。mrows ncols用于指定缩放后图像的行数和列数，method用于指定的图像缩放方法，有nearest（最近邻法）、bilinear（双线性插值）、bicublic（双三次插值）等算法。i=imread(xx.png);m,n=size(i);j1=imresize(i,0.2);%放大0.2倍j2=imresi
15、ze(i,8,nearest);%最邻近插值法放大8倍j3=imresize(i,8*m 8*n,bilinear);%双线性插值法放大8倍figure;subplot(2,2,1);imshow(i);subplot(2,2,2);imshow(j1);subplot(2,2,3);imshow(j2);subplot(2,2,4);imshow(j3);在这个程序中，对一幅图像使用不同的插值方法，进行了缩小和放大操作。程序运行结果如下图2.1.1所示，期中左上图为原图像xx；右上图为原图像放大（即缩小）0.2倍后的图像；左下图为原图像使用最邻近方法放大8倍后的图像；右下图为原图像使用双线性方法放大8倍后的图像。 图2.1.12、图像裁剪 图像的裁剪是指将图像不需要的部分切除，只保留感兴趣的部分。在MATLAB中，图像裁剪的函数式imcrop，它的常见调用方法如下： I0=imcrop I0=imcrop(I,rect)其中第一种调用方法是交互式的操作，即首先显示一幅图像，然后执行这条命令，用鼠标在图像中选中感兴趣的区域，然后这个感兴趣的区域就会存储在矩阵I0中。第二种调用方法rect规定了裁剪后的图像的区域。（1）图像的交互式裁剪。
