数字图像处理论文.docx

1、存档资料 成绩：优 华东交通大学理工学院课 程 设 计 报 告 书所属课程名称 数字图像处理期末论文 分 院 电 信 分 院 专业班级 14 计 科 学 号 20140210440214 学生姓名 习 俊 指导教师 熊 渊 河北经贸大学毕业论文22016 年 12 月 13 日摘 要数 字 图 像 处 理 是 用 计 算 机 对 图 像 信 息 进 行 处 理 的 一 门 技 术 ， 主 要 是 为 了 修 改 图形 ， 改 善 图 像 质 量 ， 或 是 从 图 像 中 提 起 有 效 信 息 ， 还 有 利 用 数 字 图 像 处 理 可 以对 图 像 进 行 体 积 压 缩 ， 便 于

2、传 输 和 保 存 。 本文 论 述 了 用 Matlab编 程 对 数 字 图 像 进 行图 像 运 算 的 基 本 方 法 。 图 像 运 算 涵 盖 了 MATLAB程 序 设 计 、 图 像 点 运 算 、 代 数 运算 、 几 何 运 算 等 基 本 知 识 及 其 应 用 （点 运 算 是 图 象 处 理 的 一 个 重 要 运 算 ） 。以 及 对图 像 加 入 噪 声 、 图 像 缩 放 和 图 像 旋 转 。 关 键 词 图 像 点 运 算 ； 代 数 运 算 ； 几 何 运 算 ； 图 像 缩 放 ； 图 像 旋 转河北经贸大学毕业论文4目 录绪 论第 一 章 图 像 运

3、算2.1 点 运 算2.2 代 数 运 算2.3 几 何 运 算 第 二 章 程 序 设 计 与 调 试结 束 语参 考 文 献河北经贸大学毕业论文5绪 论早 期 的 计 算 机 无 论 在 计 算 速 度 或 存 储 容 量 方 面 ， 难 于 满 足 对 庞 大 图 像 数河北经贸大学毕业论文6据 进 行 实 时 处 理 的 要 求 。 随 着 计 算 机 硬 件 技 术 及 数 字 化 技 术 的 发 展 ， 计 算 机 、内存 及 外 围 设 备 的 价 格 急 剧 下 降 ， 而 其 性 能 却 有 了 大 幅 度 的 提 高 。图 像 信 息 是 人 类 获 得 外 界 信 息 的

4、 主 要 来 源 ， 数 字 图 像 处 理 技 术 越 来 越 多的 应 用 于 人 们 日 常 工 作 、 学 习 和 生 活 中 。 和 传 统 图 像 处 理 相 比 ， 它 具 有 精 度高 、 再 观 性 好 、 通 用 性 和 灵 活 性 强 等 特 点 。 在 近 代 科 学 研 究 、 军 事 技 术 、 工农 业 生 产 、 医 学 、 气 象 及 天 文 学 等 领 域 中 也 得 到 了 广 泛 应 用 。近 几 年 来 ， 随 着 计 算 机 和 各 个 相 关 领 域 研 究 的 迅 速 发 展 ， 科 学 计 算 可 视化 、 多 媒 体 技 术 等 研 究 和

5、应 用 的 兴 起 ， 数 字 图 像 处 理 从1个 专 门 领 域 的 学 科 ， 变成 了 1种 新 型 的 科 学 研 究 和 人 机 界 面 的 工 具 。数 字 图 像 作 为 一 门 新 兴 技 术 ， 它 是二 十 一 世 纪 五 十 年 代 数 字 计 算 机 发 展 到 相 当 水 平 后 开 拓 出 来 的 计 算 机 应 用 新领 域 ， 它 把 图 像 转 换 成 数 据 矩 阵 存 放 于 计 算 机 中 ， 并 进 行 滤 波 、 增 强 、 删 除等 处 理 ， 包 括 图 像 输 入 输 出 技 术 、 图 像 分 析 、 变 换 于 处 理 技 术 以 及

6、图 像 识 别和 特 征 提 取 等 方 面 。 六 十 到 七 十 年 代 数 字 处 理 技 术 的 理 论 和 方 法 更 加 完 善 ，其 准 确 性 、 灵 活 性 和 通 用 性 逐 步 提 高 。在 日 常 生 活 中 ， 电 脑 人 像 艺 术 ， 电 视 中 的 特 殊 效 果 ， 自 动 售 货 机 钞 票 的识 别 ， 邮 政 编 码 的 自 动 识 别 和 利 用 指 纹 、 虹 膜 、 面 部 等 特 征 的 身 份 识 别 等均 是 图像 处 理 的 广 泛 应 用 。进 行 数 字 图 像 处 理 时 主 要 涉 及 数 字 图 像 点 运 算 处 理 ， 针 对

7、 图 像 的 像 素 进 行加 、 减 、 乘 、 除 等 运 算 ， 有 效 地 改 变 了 图 像 的 直 方 图 分 布。河北经贸大学毕业论文7第 一 章 图 像 运 算按 图 像 处 理 运 算 的 数 学 特 征 , 图 像 基 本 运 算 可 分 为 ： 点 运 算 、 代 数 运 算 和 几 何 运算 。1.1 点 运 算点 运 算 是 指 对 一 幅 图 像 中 每 个 像 素 点 的 灰 度 值 进 行 计 算 的 方 法 。点 运 算 通 过 对 图 像 中 每 个 像 素 值 进 行 计 算 ， 改 善 图 像 显 示 效 果 的 操 作 ， 也称 对 比 度 增 强 ，

8、 对 比 度 拉 伸 ， 灰 度 变 换 ， 可 以 表 示 为B(x,y)=f(A(x,y)。 进 行 逐 点 运算 ， 输 入 映 射 为 输 出 ， 不 改 变 图 像 像 素 的 空 间 关 系 。应 用 点 运 算 ， 将 输 入 图 像 转 换 为 在 每 一 灰 度 级 上 都 有 相 同 的 像 素 点 数 的 输出 图 像 （ 输 出 直 方 图 是 平 的 ）。均 衡 后 ， 每 一 灰 度 级 的 像 素 个 数 为Ao/Dm。 由 于 式 1()()ABHfD河北经贸大学毕业论文8的 分 子 分 母 是 同 一 自 变 量 ， 如 果 它 们 仅 差 一 比 例 常 数

9、 ， 也 就 是 说 分 母 是 分 子 的 若干倍 ， 例 如 Dm/Ao倍 ， 即 ()()moDfHA， 则 上 式 的 H(D)部 分 被 约 掉 。 仅 剩 下 与 D无 关 的 常 数 项 。1.2 代 数 运 算代 数 运 算 是 指 将 两 幅 或 多 幅 图 像 通 过 对 应 像 素 之 间 的 加 、 减 、 乘 、 除 运算 得 到 输 出 图 像 的 方 法 。 代 数 运 算 是 指 对 两 幅 输 入 图 像 进 行 点 对 点 的 加 、 减 、 乘 或 除 运 算 而 得 到 输出 图 像 的 运 算 。 对 于 相 加 和 相 乘 的 情 形 ， 可 能 不

10、 止 有 两 幅 图 像 参 加 运 算 。 在 一般 情 况 下 ， 输 入 情 况 之 一 可 能 为 常 数 。四 种 图 像 处 理 代 数 运 算 的 数 学 表 达 式 如 下：C(x,y)=A(x,y)+B(x,y)C(x,y)=A(x,y)-B(x,y)C(x,y)=A(x,y)*B(x,y)C(x,y)=A(x,y)/B(x,y)其 中 A(x,y)和 B(x,y)为 输 入 图 像 ， 而 C(x,y)为 输 出 图 像 。 还 可 以 通 过 适 当 的 组 合 形成 涉 及 几 幅 图 像 的 复 合 代 数 运 算 方 程 。在 MATLAB中 ， 可 以 用 函 数

11、 简 单 的 得 到 数 字 图 像 的 图 像 数 据 矩 阵 （ 即A(x,y)和B(x,y)） ， 有 了 这 些 矩 阵 后 只 要 适 当 的 设 计 代 数 运 算 的 形 式 并 写 出 方 程 ， 就 可 以得 到 一 个 输 出 图 像 的 矩 阵 （ 即 C(x,y)） 图 像 相 加 的 一 个 重 要 应 用 是 对 同 一 场 景 的河北经贸大学毕业论文9多 幅 图 像 求 平 均 值 。 这 点 被 经 常 用 来 有 效 的 降 低 加 性 随 机 噪 声 的 影 响 。1.3 几 何 运 算几 何 运 算 就 是 改 变 图 像 中 物 体 对 象 （ 像 素

12、） 之 间 的 空 间 关 系 。 从 变 换 性 质 来分 ， 几 何 变 换 可 以 分 为 图 像 的 位 置 变 换 （ 平 移 、 镜 像 、 旋 转 ）、 形 状 变 换 （ 放 大 、缩 小 ） 以 及 图 像 的 复 合 变 换 等 。 几 何 运 算 可 改 变 图 像 中 各 物 体 之 间 的 空 间 关 系 。 这 种 运 算 可 以 被 看 成 是 将物 体 在 图 像 内 移 动 。 一 个 几 何 运 算 需 要 两 个 独 立 的 算 法 。 首 先 ， 需 要 一 个 算 法来 定 义 空 间 变 换 本 身 ， 用 它 来 描 述 每 个 像 素 如 何 从

13、 其 初 始 位 置“移 动 ”到 终 止 位 置 ，即 每 个 像 素 的 “运 动 ”。 同 时 ， 还 需 要 一 个 用 于 灰 度 插 值 的 算 法 ， 这 是 因 为 ， 在 一般 情 况 下 ， 输 入 图 像 的 位 置 坐 标 (x,y)为 整 数 ， 而 输 出 图 像 的 位 置 坐 标 为 非 整 数 ，反 过 来 也 如 此 。 因 此 插 值 就 是 对 变 换 之 后 的 整 数 坐 标 位 置 的 像 素 值 进 行 估 计 。MATLAB提 供 了 一 些 函 数 实 现 这 些 功 能 。插 值 是 常 用 的 数 学 运 算 ， 通 常 是 利 用 曲

14、线 拟 合 的 方 法 ， 通 过 离 散 的 采 样 点建 立 一 个 连 续 函 数 来 逼 近 真 实 的 曲 线 ， 用 这 个 重 建 的 函 数 便 可 以 求 出 任 意 位 置的 函 数 值 。MATLAB图 像 处 理 工 具 箱 中 的 函 数 imresize常 用 下 述 的 3种 方 法 对 图 像 进 行 插值 缩 放 。 （ 如 果 不 指 定 插 值 方 法 ， 则 默 认 为 最 邻 近 插 值 法 。）最 近 邻 插 值 是 最 简 便 的 插 值 ， 在 这 种 算 法 中 ， 每 一 个 插 值 输 出 像 素 的 值 就河北经贸大学毕业论文10是 在

15、输 入 图 像 中 与 其 最 临 近 的 采 样 点 的 值 。 最 近 邻 插 值 是 工 具 箱 函 数 默 认 使 用的 插值 方 法 ， 而 且 这 种 插 值 方 法 的 运 算 量 非 常 小 。 当 图 像 中 包 含 像 素 之 间 灰 度级 变 化 的细 微 结 构 时 ， 最 近 邻 插 值 法 会 在 图 像 中 产 生 人 工 的 痕 迹 。双 线 性 插 值 法 的 输 出 像 素 值 是 它 在 输 入 图 像 中 22领 域 采 样 点 的 平 均 值 ， 它根 据 某 像 素 周 围 4个 像 素 的 灰 度 值 在 水 平 和 垂 直 两 个 方 向 上 对

16、 其 插 值 。双 三 次 插 值 的 插 值 核 为 三 次 函 数 ， 其 插 值 邻 域 的 大 小 为44。 它 的 插 值 效 果 比较 好 ， 但 相 应 的 计 算 量 也 比 较 大 。第 二 章 程 序 设 计 与 调 试为 了 完 成 人 为 的 往 一 幅 图 像 中 加 入 噪 声 ， 并 通 过 多 次 相 加 求 平 均 的 方 法 消除 所 加 入 的 噪 声 。 在 MATLAB中 提 供 了 给 图 像 加 入 噪 声 的 函 数 imnoiseimnoise的 语 法 格 式 为J = imnoise(I,type)J = imnoise(I,type,parameters)其 中 J = imnoise(I,type)返 回 对 原 始 图 像 I添 加 典 型 噪 声 的 有 噪 图 像 J。参 数 type和 parameters用 于 确 定 噪 声 的 类 型 和 相 应 的 参 数 。例 ： 对 图 像 eight.tif分 别 加 入 高 斯 噪 声 、 椒 盐 噪 声 和 乘 性 噪 声 ：执 行 该 程 序 的 命 令 ：I=imread(eight.tif);