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1、第23卷第1期佳木斯大学学报(自然科学版)Vol.23No.12005年01月JournalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition)Jan.2005文章编号:1008-1402(2005)01-0031-04MATLAB实现数字图像增强处理王斌(扬州工业职业技术学院,江苏扬州225007)摘要:讨论了数字图像增强技术中涉及到的直方图均匀化、对比度增强、平滑滤波、锐化等内容及用MATLAB的实现,同时还分别给出标准的数字图像在各种处理前与处理后的对照图像.关键词:MATLAB;直方图;直方图均衡化;图像平滑滤波;图像锐化中图分类号:TN
2、91文献标识码:B0前言对于一个图像处理系统来说,可将流程分为三个阶段,在获取原始图像后,首先是图像预处理阶段、第二是特征抽取阶段、第三是识别分析阶段.其中图像预处理阶段尤为重要,如果此阶段处理不当,后面的工作将无法展开.实际应用中,我们的系统获取的原始图像并非完美:例如系统获取的原始图像,由于噪声、光照等原因,使得图像的质量不高,需进行预处理,以达到利于我们提取感兴趣的信息的目的.图像的预处理包括图[1]像增强、平滑滤波、锐化等内容.图像的预处理既可以在空间域实现,也可以在频域内实现,其中空间域内实现是对图像进行点运算,它是一种既简单又重要的图像处理技术,它能让用户改变图像上
3、像素点的灰度值,这样通过点运算处理将产生一幅新图像.MATLAB是一种简单,高效、功能强大的高级语言,在科学与工程计算领域有着广泛的应用前途.在数字图像处理领域,可应用MATLAB数字图像处理技术进行系统分析与设计.本文介绍了MATLAB提供的图像处理工具箱函数的用法指南,并辅以应用示例,说明了基于MATLAB,进行数字图像处理的方法.1MATLAB数字图像处理的特点MATLAB全称是MatrixLaboratory(矩阵实验室),一开始它是一种专门用于矩阵数值计算的软件,从这[2]一点上也可以看出,它在矩阵运算上有自己独特的特点.实际运用中MATLAB中的绝大多数的运算都是通
4、过矩阵这一形式进行的.这一特点决定了MATLAB在处理数字图像上的独特优势.理论上讲,图像是一种二维的连续函数,然而计算机对图像进行数字处理时,首先必须对其在空间和亮度上进行数字化,这就是图像的采样和量化的过程.二维图像均匀采样,可得到一幅离散化成M@N样本的数字图像,该数字图像是一个整数阵列,因而用矩阵来描述该数字图像是最直观最简便的.而MATLAB的长处就是处理矩阵运算,因此用MATLAB处理数字图像非常的方便.MATLAB支持五种图像类型,即索引图像、灰度图像、二值图像、RGB图像和多帧图像阵列;支持BMP,GIF,HDF,JPEG,PCX,PNG,TIFF,XWD,CU
5、R,ICO等图像文件格式的读、写和显示.MATLAB对图像的处理功能主要集中在它的图像处理工具箱(ImageProcessingToolbox)中.图像处理工具箱是由一系列支持图像处理操作的函数组成,可以进行诸如几何操作、线性滤波和滤波器设计、图像变换、图像分析与图像增强、[3]二值图像操作以及形态学处理等图像处理操作.2MATLAB实现灰度直方图及直方图均衡化图像直方图是图像处理中一种十分重要的图像分析工具,它描述了一幅图像的灰度级内容,任何一幅¹收稿日期:2004-08-14作者简介:王斌(1967-),男,江苏扬州人,扬州工业职业技术学院高级讲师,东南大学硕士研究生.¹3
6、2佳木斯大学学报(自然科学版)2005年图像的直方图都包含了丰富的信息,它主要用在图像分割,图像灰度变换等处理过程中.从数学上来说图像直方图是图像各灰度值统计特性与图像灰度值的函数,它统计一幅图像中各个灰度级出现的次数或概率;从图形上来说,它是一个二维图,横坐标表示图像中各个像素点的灰度级,纵坐标为各个灰度级上图像各个像素点出现的次数或概率.在获取的图像中,影响系统图像清晰程度的因素很多,例如室外光照度不够均匀就会造成图像灰度过于集中;由CCD(摄像头)获得的图像经过A/D(数/模转换,该功能在图像系统中由数字采集卡来实现)转换、线路传送都会产生噪声污染等等.因此图像质量不可避
7、免的降低了,轻者表现为图像不干净,难于看清细节;重者表现为图像模糊不清,连概貌也看不出来.因此,在对图像进行分析之前,必须要对图像质量进行改善,图像增强不考虑图像质量下降的原因,只将图像中感兴趣的特征有选择的突出,而衰减不需要的特征,它的目的主要是提高图像的可懂度.MATLAB中提供了专门绘制直方图的函数imhist()、调整对比度函数imadjust()和直方图均衡化函数histeq().用它们可以很简单的绘制出图像的灰度直方图、灰度级调整后的直方图和均衡化的直方图,以及相应的图像.程序和
