malab數(shù)字圖像處理技術(shù)

0圖像的預(yù)處理與matlab對(duì)于圖像處理系統(tǒng)，流程可以分為三個(gè)步驟。在獲得原始圖像后，首先是圖像預(yù)處理步驟，其次是資源提取步驟，第三是識(shí)別分析步驟，其中圖像預(yù)處理步驟尤為重要。如果這一步處理得不好，以后的工作就不會(huì)進(jìn)行。實(shí)際應(yīng)用中,我們的系統(tǒng)獲取的原始圖像并非完美:例如系統(tǒng)獲取的原始圖像,由于噪聲、光照等原因,使得圖像的質(zhì)量不高,需進(jìn)行預(yù)處理,以達(dá)到利于我們提取感興趣的信息的目的.圖像的預(yù)處理包括圖像增強(qiáng)、平滑濾波、銳化等內(nèi)容.圖像的預(yù)處理既可以在空間域?qū)崿F(xiàn),也可以在頻域內(nèi)實(shí)現(xiàn),其中空間域內(nèi)實(shí)現(xiàn)是對(duì)圖像進(jìn)行點(diǎn)運(yùn)算,它是一種既簡(jiǎn)單又重要的圖像處理技術(shù),它能讓用戶改變圖像上像素點(diǎn)的灰度值,這樣通過(guò)點(diǎn)運(yùn)算處理將產(chǎn)生一幅新圖像.MATLAB是一種簡(jiǎn)單,高效、功能強(qiáng)大的高級(jí)語(yǔ)言,在科學(xué)與工程計(jì)算領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前途.在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域,可應(yīng)用MATLAB數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).本文介紹了MATLAB提供的圖像處理工具箱函數(shù)的用法指南,并輔以應(yīng)用示例,說(shuō)明了基于MATLAB,進(jìn)行數(shù)字圖像處理的方法.1維圖像采樣、量化的特征MATLAB全稱是MatrixLaboratory(矩陣實(shí)驗(yàn)室),一開(kāi)始它是一種專門用于矩陣數(shù)值計(jì)算的軟件,從這一點(diǎn)上也可以看出,它在矩陣運(yùn)算上有自己獨(dú)特的特點(diǎn).實(shí)際運(yùn)用中MATLAB中的絕大多數(shù)的運(yùn)算都是通過(guò)矩陣這一形式進(jìn)行的.這一特點(diǎn)決定了MATLAB在處理數(shù)字圖像上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì).理論上講,圖像是一種二維的連續(xù)函數(shù),然而計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字處理時(shí),首先必須對(duì)其在空間和亮度上進(jìn)行數(shù)字化,這就是圖像的采樣和量化的過(guò)程.二維圖像均勻采樣,可得到一幅離散化成M×N樣本的數(shù)字圖像,該數(shù)字圖像是一個(gè)整數(shù)陣列,因而用矩陣來(lái)描述該數(shù)字圖像是最直觀最簡(jiǎn)便的.而MATLAB的長(zhǎng)處就是處理矩陣運(yùn)算,因此用MATLAB處理數(shù)字圖像非常的方便.MATLAB支持五種圖像類型,即索引圖像、灰度圖像、二值圖像、RGB圖像和多幀圖像陣列;支持BMP,GIF,HDF,JPEG,PCX,PNG,TIFF,XWD,CUR,ICO等圖像文件格式的讀、寫和顯示.MATLAB對(duì)圖像的處理功能主要集中在它的圖像處理工具箱(ImageProcessingToolbox)中.圖像處理工具箱是由一系列支持圖像處理操作的函數(shù)組成,可以進(jìn)行諸如幾何操作、線性濾波和濾波器設(shè)計(jì)、圖像變換、圖像分析與圖像增強(qiáng)、二值圖像操作以及形態(tài)學(xué)處理等圖像處理操作.2圖像質(zhì)量對(duì)matlab的影響圖像直方圖是圖像處理中一種十分重要的圖像分析工具,它描述了一幅圖像的灰度級(jí)內(nèi)容,任何一幅圖像的直方圖都包含了豐富的信息,它主要用在圖像分割,圖像灰度變換等處理過(guò)程中.從數(shù)學(xué)上來(lái)說(shuō)圖像直方圖是圖像各灰度值統(tǒng)計(jì)特性與圖像灰度值的函數(shù),它統(tǒng)計(jì)一幅圖像中各個(gè)灰度級(jí)出現(xiàn)的次數(shù)或概率;從圖形上來(lái)說(shuō),它是一個(gè)二維圖,橫坐標(biāo)表示圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的灰度級(jí),縱坐標(biāo)為各個(gè)灰度級(jí)上圖像各個(gè)像素點(diǎn)出現(xiàn)的次數(shù)或概率.在獲取的圖像中,影響系統(tǒng)圖像清晰程度的因素很多,例如室外光照度不夠均勻就會(huì)造成圖像灰度過(guò)于集中;由CCD(攝像頭)獲得的圖像經(jīng)過(guò)A/D(數(shù)/模轉(zhuǎn)換,該功能在圖像系統(tǒng)中由數(shù)字采集卡來(lái)實(shí)現(xiàn))轉(zhuǎn)換、線路傳送都會(huì)產(chǎn)生噪聲污染等等.因此圖像質(zhì)量不可避免的降低了,輕者表現(xiàn)為圖像不干凈,難于看清細(xì)節(jié);重者表現(xiàn)為圖像模糊不清,連概貌也看不出來(lái).因此,在對(duì)圖像進(jìn)行分析之前,必須要對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行改善,圖像增強(qiáng)不考慮圖像質(zhì)量下降的原因,只將圖像中感興趣的特征有選擇的突出,而衰減不需要的特征,它的目的主要是提高圖像的可懂度.MATLAB中提供了專門繪制直方圖的函數(shù)imhist()、調(diào)整對(duì)比度函數(shù)imadjust()和直方圖均衡化函數(shù)histeq().用它們可以很簡(jiǎn)單的繪制出圖像的灰度直方圖、灰度級(jí)調(diào)整后的直方圖和均衡化的直方圖,以及相應(yīng)的圖像.程序和圖像如下;%由于原圖像的直方圖的對(duì)比度很低,灰度級(jí)集中在0-120范圍內(nèi),如果只取這個(gè)范圍內(nèi)的灰度,并擴(kuò)展到,則會(huì)明顯增強(qiáng)圖像對(duì)比度從效果圖(圖1,2)可以看出,經(jīng)過(guò)圖像對(duì)比度調(diào)整,圖像變亮,而且可以看到更多的細(xì)節(jié);經(jīng)過(guò)直方圖均衡化處理后,圖像變的清晰了,處理后的圖像直方圖分布更均勻了,在每個(gè)灰度級(jí)上圖像都有像素點(diǎn).3圖像平滑處理圖像平滑主要是為了消除噪聲.噪聲并不限于人眼所能看得見(jiàn)的失真和變形,有些噪聲只有在進(jìn)行圖像處理時(shí)才可以發(fā)現(xiàn).圖像的常見(jiàn)噪聲主要有加性噪聲、乘性噪聲和量化噪聲等.圖像中的噪聲往往和信號(hào)交織在一起,尤其是乘性噪聲,如果平滑不當(dāng),就會(huì)使圖像本身的細(xì)節(jié)如邊界輪廓、線條等變得模糊不清,如何既平滑掉噪聲又盡量保持圖像細(xì)節(jié),是圖像平滑主要研究的任務(wù).MATLAB的圖像處理工具箱里也設(shè)計(jì)了許多的濾波器.如均值濾波器、中值濾波器、維納濾波器等.我們可以很方便的運(yùn)用一些函數(shù)完成數(shù)字濾波工作,從而改善圖像質(zhì)量.用濾波器祛除圖象噪聲(分別用均值濾波,中值濾波,及維納濾波器祛除加入高斯噪聲的圖象)程序和圖像如下;從效果圖(圖3)可以看出,維納濾波對(duì)含有高斯噪聲的圖像濾波效果較好.4圖像的拉氏算子增強(qiáng)圖像平滑往往使圖像中的邊界、輪廓變得模糊,為了減少這類不利效果的影響,這就需要利用圖像銳化技術(shù),使圖像的邊緣變得清晰.圖像銳化處理的目的是為了使圖像的邊緣、輪廓線以及圖像的細(xì)節(jié)變得清晰,經(jīng)過(guò)平滑的圖像變得模糊的根本原因是圖像受到了平均或積分運(yùn)算,因此可以對(duì)其進(jìn)行逆運(yùn)算(如微分運(yùn)算)就可以使圖像變得清晰.從頻率域來(lái)考慮,圖像模糊的實(shí)質(zhì)是因?yàn)槠涓哳l分量被衰減,因此可以用高通濾波器來(lái)使圖像清晰.為了要把圖像中間任何方向伸展的邊緣和輪廓線變得清晰,我們希望對(duì)圖像的某種運(yùn)算是各向同性的.對(duì)于因?yàn)楣饩€的漫反射造成的圖像模糊,可以用拉氏算子對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng).程序和圖像如下;比較原始模糊圖像和經(jīng)過(guò)拉氏算子運(yùn)算的圖像(圖4),可以發(fā)現(xiàn),圖像模糊的部分得到了銳化,特別是模糊的邊緣部分得到了增強(qiáng),邊界更加明顯.但是,圖像顯示清楚的地方,經(jīng)過(guò)濾波發(fā)生了失真,這也是拉氏算子增強(qiáng)的一大缺點(diǎn).5matlab中圖像的數(shù)據(jù)處理功能以及matlab本文就MATLAB在數(shù)字圖像增強(qiáng)處理方面進(jìn)行了闡述、討論.重點(diǎn)討論了直方圖增強(qiáng)、平滑濾波、銳化等內(nèi)容.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)用MATLAB進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理具有理想的效果和很高工程價(jià)值.當(dāng)然,MATLAB圖像處理工具箱中所提供的圖像處理功能遠(yuǎn)不止上述的幾種,如圖像的幾何運(yùn)算,濾波器的設(shè)計(jì),二值圖像的處理(包括