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1、武汉理工大学《专业综合课程设计》说明书1概述数字图像处理(DigitalImageProcessing)是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。数字图像处理的产生和迅速发展主要受三个因素的影响:一是计算机的发展;二是数学的发展(特别是离散数学理论的创立和完善);三是广泛的农牧业、林业、环境、军事、工业和医学等方面的应用需求的增长。数字图像处理研究的内容主要有:(1)图像获取和图像表现阶段主要是把模拟图像信号转化为计算机所能接受的数字形式,以及把数字图像用所需要的形式显示出来。(2)图像复原当造成图像退化的原因已知时,复原技术可用来进行图像
2、的校正。复原技术是基于模型和数据的图像恢复,其目的是消除退化的影响,从而产生一个等价于理想成像系统所获得的图像。(3)图像增强当无法知道与图像退化有关的定量信息时,可以使用图像增强技术较为主观地改善图像的质量。(4)图像分析对图像中的不同对象进行分割、特征提取和表示,从而有利于计算机对图像进行分类、识别、理解或解释。(5)图像重建由图像的多个一维投影重建该图像,可看成是特殊的图像复原技术。(6)图像编码和压缩对图像进行编码的主要目的是为了压缩数据,便于存储和传输。当前的一些编码方法对图像分析和图像加密也有越来越多的应用。MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaborator
3、y）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。12武汉理工大学《专业综合课程设计》说明书2MATLAB常用图像操作函数2.1图像的读写(1)imreadimread函数用于读入各种图像文件，如:a=imre
4、ad('e:w01.tif')注：计算机E盘上要有w01相应的.tif文件。(2)imwriteimwrite函数用于写入图像文件，如：imwrite(a,'e:w02.tif',’tif’)(3)imfinfoimfinfo函数用于读取图像文件的有关信息，如：imfinfo('e:w01.tif')2.2图像的显示(1)imageimage函数是MATLAB提供的最原始的图像显示函数，如：a=[1,2,3,4;4,5,6,7;8,9,10,11,12];image(a);(2)imshowimshow函数用于图像文件的显示，如：i=imread('e:w01.tif
5、');imshow(i);(3)colorbarcolorbar函数用显示图像的颜色条，如：i=imread('e:w01.tif');imshow(i);colorbar;(4)figurefigure函数用于设定图像显示窗口，如：figure(1)；/figure(2)；12武汉理工大学《专业综合课程设计》说明书3理论知识3.1图像分割的定义图像分割是图像识别和图像理解的基本前提步骤。图像分割算法一般是基于灰度的两个性质之一：不连续性和相似性。第一个性质的应用是基于灰度的不连续变化来分割图像，比如图像的边缘。第二个性质的主要应用是根据事先制定的准则将图像分割为相似的区域
6、，比如阈值分割和区域生长。图像分割是将数字图像划分成互不相交（不重叠）区域的过程，区域（region）是像素的联通集，是所有像素都有相邻或相邻或相接触像素的集合。联通（connectedness）是指在一个联通集中的任意两个像素之间，存在一条完全由这个集合的元素构成的连通路径。连通路径是一条可在相邻像素间移动的路径。因此，在一个连通集中，可以跟踪在任意两个像素间的连通路径而不离开这个集合。有两种可供选择的连通性准则，如果只依据相邻的像素（上、下、左、右）确定连通，就称为4连通（four-connect），物体也就被称为是4连通的。因此任意一个像素只有4个邻点可以与它相连通。如
7、果再加上对角相邻的（45度邻点）像素也被认为是连通的，那么，就得到8连通。于是，任意像素有8个邻点可以与它相连通。这两种中的任意一种都可用，只要具有一致性即可。通常8连通的结果与人的感觉更接近。当人观察景物时，在视觉系统中对景物进行分割的过程是必不可少的。这个过程可以使人看到的并不是一个复杂的景物，而只不过是一种对象的集合体。但是，使用数字图像处理，必须设法分离图像中的对象，把图像分裂成像素集合，每个集合代表一个对象的图像。图像分割可以采用三种不同的原理来实现。在利用区域的方法时，把各像素划归到各个对象
