电子信息工程毕业设计：基于MATLAB的数字图像处理仿真系统实现.doc

1、本科毕业论文（20 届）基于 MATLAB 的数字图像处理仿真系统实现所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - II -本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计） ，是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 论文（设计）- I -第 I 页目录目录 .I摘 要 .IIIABSTRACT .IV第一章 绪论 .11.1 选题依据和意义 .11.2 数字图像处理技术应用前景 .11.3 国内外发展现状

2、.21.3.1 国内研究现状 .21.3.2 国外研究现状 .31.4 研究内容 .41.4.1.图像增强 .41.4.2 图像恢复 .51.4.3 图像压缩 .61.4.4 图像分割 .7第二章 数字图像处理技术及 MATLAB 软件介绍 .82.1 数字图像处理的概念 .82.2 数字图像处理的特点 .82.3 MATLAB 软件简介 .92.4 MATLAB 图像处理工具箱简介 .102.4.1 图像文件读写 .102.4.2 图像显示 .102.4.3 图像几何变换 .122.4.4 像素统计 .122.4.5 图像分析 .122.4.6 图像增强 .122.4.7 线性滤波 .12论

3、文（设计）- II -第 II 页2.4.8 线性二维滤波器设计 .122.4.9 图像变换 .122.4.10 颜色空间变换 .122.4.11 图像类型和类型转换 .13第三章 图像处理技术的算法实现 .143.1 图像增强 .143.2 图像复原 .163.3 图像变换 .173.4 图像的边缘检测 .19第四章 程序仿真 .224.1 图像增强 .224.2 图像复原 .274.3 图像变换 .304.3.1 程序代码： .304.4 图像的边缘检测 .34第五章 总 结 .36参考文献 .37致 谢 .38论文（设计）- III -第 III 页基于 MATLAB 的数字图像处理仿真

4、系统实现 摘 要在这个数字化和媒体时代的社会里，图像占据了大量的存储空间，我们生活的很多美好瞬间都可以用图片来记录。所以数字图像处理技术就变得越发的重要了。数字图像处理技术已经涵括了人类生活的方方面面，在医学诊断，探地雷达检测技术、机械设计制造、航空航天工程领域中都有了突破性的进展，并且得到了广泛的使用。图像处理技术早已成为了一门前景远大而壮大的学科，而 MATLAB 语言因为提供科学的计算，数据分析，系统仿真等强大的功能，成为了当今科学界最具影响力和最有活力的软件。本论文主要介绍了数字图像处理技术的应用前景和特点并介绍数字图像进行图像增强、图像复原、图像转换和图像的边缘检测算法原理，然后用

5、MATLAB 软件对图片进行仿真实现。从而加深对数字图像处理技术的理解与对 MATLAB 软件的使用。关键词：数字，图像，技术，MATLAB，仿真论文（设计）- IV -第 IV 页Implementation of digital image processing and simulation system based on MATLABAbstractIn this era of digital and media society, the image occupies a large amount of storage space, we have a lot of good momen

6、ts of life can be used to record pictures. So digital image processing technology is becoming more and more important. Digital image processing technology has subsumes human life, in medical diagnosis, from exploration to radar detection technology, mechanical design and manufacturing, aerospace eng

7、ineering field have the breakthrough progress, and get the extensive use of. Image processing technology has become a promising and growing in the subject, and MATLAB language because of the scientific calculation, data analysis, system simulation function as a powerful, became the current sciences

8、most influential and most dynamic software. This paper mainly introduces the application prospect and characteristics of digital image processing technology and the digital image for image enhancement, image restoration, image transformation and image edge detection algorithm principle, and using MA

9、TLAB software on the picture for simulation. So as to deepen the understanding of digital image processing technology and the use of MATLAB software.Key Words： digital,image, technology, MATLAB,simulation毕业论文（设计）- 1 -第 1 页第一章 绪论1.1 选题依据和意义这个世界和数字化媒体时代，形象是最大的存储空间。的图像中包含的信息是远远超过所有其他媒体信息之和，以及人类知识的性质，不能

10、从信息分离。今天，在科学技术和任何设备的实际生活领域需要的数码影像。大量的天文望远镜观测数据，地球资源卫星遥感获得大量的对地观测数据，从气象卫星图像获得预测天气变化的，成像系统获得相关的测量和成像数据，这些例子太多不胜枚举，数字图像处理已经深入到生活的每一个领域。如何存储，传输，处理和复杂的图像的分析必须解决，所以数字图像处理变得越来越我们目前的生活数字图像处理更重要已成为必要的基本知识。数字图像处理是一个集光学，数学，计算机科学，电子学，信息论，控制论，物理，心理学，生理学等学科和交叉学科的画面传达的信息显然是非常直接有效的。但是，如果它没有被拍到好但也有一些照片可以重拍，但也有很多情况下，

11、很难，也不可能重现，负责发回太空探索飞船的珍贵照片，由于经济因素和时间的限制，通常不会有机会重拍，我们在生活中日常的，有许多珍贵的历史镜头简直是不允许的机会翻拍，尤其是那些记录珍贵的历史时刻，如果原来的信息，他们可以以更经济的处理和为条件有效的方法是不是很好？这是在图象处理探索问题，换言之，如何处理该图像以有效和经济的方法，以便它可以传达我们所需要的信息。那岂不是更好？是一个简单的点，同时 MATLAB 设定和美国的发展环境，推出 Mathworks 公司，我们将获得数字图像，便于计算机处理，不仅有完善的矩阵和科学计算，并能够在模拟和设计任务许多专业领域，并能自动直接与硬件相关的代码，它的便利

12、性和强大的功能受到了广大科技人员的产生都赞成广泛用于系统仿真，数字图像处理，数字信号处理，自动控制和 MATLAB 语言是一种高层次的语言，科学与工程计算，获准使用该语言的数学形式写程序更接近我们的写作公式比基本，FORTAN，C 等高级语言的思维方式。用 MATLAB 编程像公式安排和解决在使用纸的微积分问题。它是简单的写，高编程效率和易于理解。1.2 数字图像处理技术应用前景几乎数字图像处理，包括生命，任何设备和仪器的各个方面都需要成像，图像处理技术，虽然最早可追溯到20世纪初，伦敦和纽约，以改善海底电缆传输的图像质量。毕业论文（设计）- 2 -第 2 页但是，直到20世纪50年代。随着大

13、型数字计算机和空间的科研项目中，我们注意到潜在的图像处理在1964年，美国航空航天局喷气推进实验室开始使用计算机技术来提高从太空探测器获得的图像质量，然后通过计算机处理7巡航回月亮图片，响应于改进的电视摄象机的几何失真或相应的失真。有一个系列行星探测计划，到现在为止有更多的照片不断地从1964年回归至今，一直在图像处理领域的快速发展除了利用图像处理的太空计划，数字图像处理技术用于解决其他问题任何需要拍摄的设备。如使用医用X线机、断层、宠物设备及超声波设备等，在检查患者的情况下，对于医疗诊断更为准确，需要进行影像分析，生物芯片技术近年来有广泛的应用，其中一些是影像分析。高倍显微镜的成像分析也在这

14、一领域迅速发展，已成为医学信息学和生物信息学的一个分支，在这一领域中，图像技术起着不可或缺的作用。在探地雷达检测技术和地质技术中,成像技术是至关重要的。为了找石油，现代探测技术中经常采用放炮技术，根据回波情况判断油气情况。转换的方法也应用于成像技术的图像处理。此外，探地雷达（探地雷达）也应用于成像技术，需要对成像数据进行增强、压缩和分析等。在这方面，三维和高维处理技术的应用，包括多角度的模拟现实，给研究者以现实的效果。在机械设计与制造，机器视觉，CAD技术和汽车等相关重要性能仿真领域的需要是成像和数字图像处理技术。如果机器人，根据在球场上的图像处理的小透镜的需要，判断球的位置，进行正确的行动。

15、在各种复杂的机械设备的部件可被设计和CAD技术进行处理。需要的图像，多角度显示的三维部件，都可以加工。在航空航天工程的应用，需要运载火箭的飞行状态进行跟踪和控制。这种跟踪和控制是通过图像处理技术来实现，如卫星姿态，航迹撼动运动等，都可以利用图像处理技术来实现。卫星对地观测，卫星遥感，卫星气象和其他相关实验卫星，还需要各种特殊的图像处理技术。在信息技术中最广泛使用的视频技术的应用，更显示出其强大的生命力。图像处理是必要的多媒体广告动画，数字电影，电视，视频会议和远程视频监控，这是由计算机图像技术生产的。 1.3 国内外发展现状1.3.1 国内研究现状 研究在中国这一领域的代表是清华大学数字图像处

16、理实验和开发系统TDB-IDK和南毕业论文（设计）- 3 -第 3 页京东大互联科技发展有限公司研制的数字化图像采集传输与处理实验软件。 TDB-IDK系列产品是一款基于TMS320C6000 DSP数字信号处理器先进的视频和图像系统，而且也是一套DSP完整的视频，图像解决方案，适用于高校，科研院所和企业视频系统，实验影像和发展。该软件可以完成图像采集输入程序，图像输出程序，图像基本算法程序。该系统的特点是实现了图像信号的实时分析，图像数据相对独立的DSP方便开发人员在处理进行到图像，DSP和FPGA / CPLD两款高端技术融合的产物可以根据用户的合理的变化的具体需要，可以分析黑白和彩色信号

17、，可以完成的图形显示功能。数字图像采集传输与处理实验软件由南京发达的东部大网络科技有限公司主要介绍了数字图像的采集，传输和处理的方法。允许初学者使用软件和图像采集和传输设备，图像采集和点对点来实现数字图象传输。通过观察和理解各种效果和差异，包括图像的灰度直方图的图像处理技术的和变换，锐化，平滑，滤波，伪色，轮廓提取和增强，图像格式转换和文件结构的能力1.3.2 国外研究现状 目前有大量的图像处理软件，如PHOTOSHOP，涂装车间等应用软件的设计基础上，广告策划与形象修饰，对图像的理解和处理技术和软件相关处理方法的基本知识的掌握是非常小，不适合学习使用。随着计算机辅助设计的发展，越来越多的软件

18、用于学习和研究。如南伊利诺伊大学开发出计算机CVIPtools视觉和图像处理实验系统是专门用于图像处理技术实验软件，为初学者提供了一个消化环境的知识。CVIPtools计算机视觉和图像处理软件的实验，主要用于计算机数字图像分析与处理，主要目的是用于图像处理的初学者，学生，教师和其他研究人员探索计算机数字图像处理是巨大的。 CVIPtools视窗的最新版本提供与四个级别的应用程序的用户：算法代码层，公共对象模块（组件）接口层，cvipimage层和图形用户界面（GUI） 。底层算法代码层主要是基于前一版本CVIPtools的，包括所有的图像，数据处理过程和功能，是写在标准C语言。大多数类的GUI

19、 CVIPtools可以让新手尝试一些图像处理工具，并不需要有设计过程的能力。目前，国外许多高校，科研院所在这个软件的应用实验研究的数字图像处理。毕业论文（设计）- 4 -第 4 页软件 CVIPtools 还没有推出中国版本和现有的 Windows 版本保留了一些 UNIX 风格，在 windows 系统操作不是很方便，往往一个问题，商业的图像处理软件是静态的，封闭的，软件功能在其发布的时间已被确定，增加新的功能或算法或改进的性能可以发送一个希望升级软件。相应的图像处理软件是根据我国的一些大学或研究机构的研究需求而开发的。但是，现有的软件实验内容不完整或过时的，不涉及图像处理领域的新成果，许

20、多实验软件界面不是很友好，互动性，用户不能调整算法参数，不具备可扩展性，软件一次完成，是不容易的修改或添加新的内容。1.4 研究内容进入新世纪之初，信息技术取得了长足的发展和进步，小波理论，神经网络理论，数学形态学和模糊理论是和数字处理技术相结合，以产生新的图像处理方法和理论。然而，这些新的方法和理论是基于传统的数字图像处理技术，该技术是在理论研究的基础上发展起来的。数字图像处理技术主要包括：1.4.1.图像增强图像增强是处理经常被用来作为用于数字图像处理的方法。的目的是为了提高图像的视觉效果和方便的人员和图像理解和分析机，对于给定的图像的应用程序，以强调图像整体或局部的特性，将不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，展开图像中不同的功能对象之间的差异，特征抑制不感兴趣，在提高图像质量和丰富的信息，加强图像判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要。例图如下：