二维状态空间滤波在图像处理中的应用

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1、分类号：密级：专业学位研究生学位论文论文题目（中文）二维状态空间滤波在图像处理中的应用TheApplicationof2-DState-Space论文题目（外文）FilteringinImageProcessing研究生姓名孙立君学位类别工程硕士专业学位领域电子与通信工程学位级别硕士校内导师姓名、职称阎石副教授校外导师单位、姓名论文工作起止年月2014年09月至2016年05月论文提交日期年月论文答辩日期年月学位授予日期校址：甘肃省兰州市原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研

2、究所取得的成果。学位论文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。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；

3、本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。本学位论文研究内容：□可以公开□不宜公开，已在学位办公室办理保密申请，解密后适用本授权书。（请在以上选项内选择其中一项打“√”）论文作者签名：导师签名：日期：日期：二维状态空间滤波在图像处理中的应用中文摘要近三十年，基于两个独立变量的二维(2-D)系统或滤波器理论吸引了越来越多学者的兴趣并在其中做了大量的

4、研究工作，这主要源于2-D信号，如地震和磁记录数据、X射线断层摄影数据、雷达和声纳地图、卫星图像等处理需求的增加。特别地，2-D滤波器在图像处理问题中得到了广泛应用。傅里叶变换在图像处理中应用广泛，除用于确定运动问题外，因为图像不同的结构特征在傅里叶变换域对应不同的频率特性，所以很多图像处理方法通过处理图像的特定频率信息来影响图像的空间域结构。与此同时，我们注意到，在图像的傅里叶变换中，相位通常比幅频响应更重要，因为图像许多重要特性和信息包含在相位中，如点、线的位置信息等，因此大多数2-D无限区域冲激响应(I

5、IR)滤波器的非线性相位会以多种方式造成图像失真。本文采用基于状态空间模型的频域变换法设计2-D零相位状态空间滤波器，在保留图像重要的相位信息同时达到图像处理需求。首先在图像分割中，根据图像不同子区域的独特频域特征设计2-D零相位状态空间滤波器，结合全局阈值处理完成区域分割。与基于理想滤波器和空间掩模的传统频域滤波、IIR陷波滤波器的实验比较证明本文所设计方法无论在主观上还是客观评价上性能都是最好的。而且计算复杂度分析表明，低阶二维状态空间滤波法的计算量与传统的频域滤波方法相比是可比拟的，甚至更低。此外，以丰

6、富图像细节信息为目标，本文提出了一种新的图像增强算法。该方法结合了对比度受限的自适应直方图均衡(CLAHE)在增强图像局部细节的优势和同态滤波补偿图像照度不均从而增强低灰度细节的特点，并设计了有效的方法改善增强图像的视觉效果。实验结果证明，本文所设计的增强算法在丰富图像细节上优于其中每种算法的单独使用，同时取得了更好的客观评价。关键词：二维状态空间滤波，零相位滤波，图像分割，图像增强ITheApplicationof2-DState-SpaceFilteringinImageProcessingAbstrac

7、tThetheoryoftwo-dimensional(2-D)systemsorfiltershasgainedincreasinginterestsandconsiderablecontributionsoverthelastthreedecades.Allthisissubstantiallydrivenbythegrowthindemandoftheprocessingof2-Dsignals,suchasthedatafromseismicandmagneticrecords,tomography,

8、radarandsonarmaps,satellitephotographs,andsoon.Inparticular,the2-Ddigitalfiltershavebeenwidelyappliedinthedigitalimageprocessing.Inadditiontoapplyingintheproblemofdeterminingmotion,sincedifferentstruct