基于Matlab圖像處理 開題報告

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目： 基于matlab的圖像編輯軟件開發(fā)專 業(yè) 計算機科學(xué)與技術(shù)班 級 091041B1學(xué) 號 姓 名 牛向華指 導(dǎo) 教 師 姜寒2013年 03 月 1 日1 本課題的目的和意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢1.1 課題的目的和意義隨著圖像處理的研究逐漸深入，許多問題有待于解決，故對圖像處理得需求也進一步增加。圖像處理已經(jīng)逐漸成為一門比較成熟的學(xué)科，數(shù)字圖像處理在整個圖像處理領(lǐng)域中占有重要的地位。圖像處理中有很多數(shù)學(xué)公式，目前以數(shù)學(xué)為工具講解圖像處理的專著也有很多，Matlab主要就是通過程序?qū)崿F(xiàn)圖像處理，而且Matlab不像其他語言實現(xiàn)圖像程序設(shè)計比較繁瑣，

2、它卻相對比較簡單易懂，很好實現(xiàn)。從本質(zhì)上說，圖像就是函數(shù)、矩陣或程序設(shè)計中的數(shù)組。而Matlab具有強大而方便的數(shù)組操作功能，同時又提供了豐富的圖像處理函數(shù)。圖像信息是人類獲得外界信息的主要來源，因為大約有70的信息是通過人眼獲得的，而人眼獲得的都是圖像信息。在近代科學(xué)研究、軍事技術(shù)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)、氣象及天文學(xué)等領(lǐng)域中，人們越來越多地利用圖像信息來認識和判斷事物，解決實際問題。例如：由于空間技術(shù)的發(fā)展，人造衛(wèi)星拍攝了大量的地面和空間的照片，人們可以利用照片獲得地球資源、全球氣象和污染情況等；在醫(yī)學(xué)上，醫(yī)生可以通過x射線分析照像，觀察到人體各部位的斷層圖像；在工廠，技術(shù)人員可以利用電視圖像管

3、理生產(chǎn)，由此可見圖像信息的重要性。獲得圖像信息非常重要，但目的不僅僅是為了獲得圖像，而更重要的是將圖像信息進行處理，在大量復(fù)雜的圖像中找出我們所需要的信息。因此圖像信息處理在某種意義上講，比獲得圖像更為重要，尤其是在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的時代，對圖像信息處理提出了更高的要求，以便更加快速、準(zhǔn)確，可靠地獲得有用信息。MATLAB軟件自從20世紀(jì)80年代中期推出以來，不斷吸收各學(xué)科領(lǐng)域權(quán)威人士所編寫的實用程序，經(jīng)過多年的逐步發(fā)展與不斷完善，現(xiàn)已成為國際公認的、最優(yōu)秀的科學(xué)計算與數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件之一，是近幾年來在國內(nèi)外廣泛流行的一種可視化科學(xué)計算軟件它集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成

4、了一個方便的、界面友好的用戶環(huán)境，而且還具有可擴展性特征。由于圖像處理技術(shù)涉及面廣、實用性強，內(nèi)容如此之多，對于初學(xué)者來說過于抽象，在短時間內(nèi)學(xué)習(xí)掌握圖像處理知識具有一定難度。因此，應(yīng)該結(jié)合書本理論知識配以相應(yīng)的實驗操作環(huán)節(jié)，使初學(xué)者能在較短的時間內(nèi)系統(tǒng)的、感性的理解和學(xué)習(xí)圖像處理技術(shù)的知識。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與水平1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀與水平國內(nèi)在此領(lǐng)域的研究中具有代表性的是清華大學(xué)研制的數(shù)字圖像處理實驗開發(fā)系統(tǒng)TDBIDK和南京東大互聯(lián)技術(shù)有限公司研制的數(shù)字圖像采集傳輸與處理實驗軟件。TDB-IDE系列產(chǎn)品是一款基于TMs320c6000 DSP數(shù)字信號處理器的高級視頻和圖像系統(tǒng)，也

5、是一套DSP的完整的視頻、圖像解決方案，該系統(tǒng)適合院校、研究所和企業(yè)進行視頻、圖像方面的實驗與開發(fā)。該軟件能夠完成圖像采集輸入程序、圖像輸出程序、圖像基本算法程序。該系統(tǒng)的特點是實現(xiàn)對圖像信號的實時分析，圖像數(shù)據(jù)相對DSP獨立方便開發(fā)人員對圖像進行處理，該產(chǎn)品融合DSP和FPGACPLD兩個高端技術(shù)，可以根據(jù)用戶的具體需求合理改動，可以分析黑白和彩色信號，可以完成圖形顯示功能。南京東大互聯(lián)技術(shù)有限公司研制的數(shù)字圖像采集傳輸與處理實驗軟件主要介紹了數(shù)字圖像的采集、傳輸與處理的方法。使初學(xué)者可利用軟件及圖像采集與傳輸設(shè)備，采集圖像并實現(xiàn)點對點的數(shù)字圖像傳輸?？梢杂^察理解多種圖像處理技術(shù)的效果和差別

6、，其中包括圖像的灰度直方圖及其變換、銳化、平滑、濾波、偽彩、輪廓提取與增強、圖像格式轉(zhuǎn)換及其文件結(jié)構(gòu)。1.2.2 國外研究現(xiàn)狀及水平目前大量的圖像處理軟件如PHOTOSHOP，PAINTSHOP等都是基于廣告策劃和圖像修飾處理而設(shè)計的應(yīng)用軟件，針對圖像處理技術(shù)基本知識的理解與掌握以及相關(guān)處理方法研究的軟件甚少，不適合學(xué)習(xí)研究使用。隨著計算機輔助設(shè)計的日益提高和成熟，用于學(xué)習(xí)與研究的軟件也越來越多如美國Southern Illinois University開發(fā)的CVlPtools計算機視覺與圖像處理實驗軟件就是專門針對圖像處理技術(shù)的實驗軟件，為初學(xué)者提供了一個消化理論知識的實驗環(huán)境。CVIPt

7、ools計算機視覺與圖像處理實驗軟件，主要用于計算楓數(shù)字圖像分析和處理，主要宗旨是讓圖像處理的初學(xué)者、學(xué)生、老師和其它研究人員探索計算機數(shù)字圖像處理的巨大力量。最新Windows版本的CVIPtools提供使用者四種層次應(yīng)用方式：算法代碼層，公共對象模塊(組件)界面層，cvipimage層和圖形用戶界面(GUI)。最下面的階層算法代碼層主要是基于以前的版本CVlPtools，包括所有的圖像、數(shù)據(jù)處理程序和功能，是用標(biāo)準(zhǔn)c語言寫的。最上的階層為CVlPtools GUI，可以讓生手實驗一些圖像處理的工具，而不需具備程序設(shè)計的能力。目前國外很多大學(xué)、研究院在數(shù)字圖像處理的實驗研究中都應(yīng)用此軟件。但

8、是，CVIPtools軟件還沒有推出中文版并且現(xiàn)有Windows版本保留了部分Unix風(fēng)格，在Windows系統(tǒng)下操作并不十分方便，而且常出問題，并且這種商用圖像處理軟件是靜態(tài)的、封閉的，軟件功能在發(fā)布時就已經(jīng)確定，增加新功能或新算法或改進性能只能寄希望于軟件升級。我國某些大學(xué)或科研單位根據(jù)課題研究需要，開發(fā)了相應(yīng)的圖像處理軟件，并應(yīng)用于教學(xué)實驗。但是已有的實驗軟件內(nèi)容不全或陳舊，沒有涉及圖像處理領(lǐng)域較新的成果，而且許多實驗軟件的界面不夠友好，交互性差，用戶無法調(diào)整算法參數(shù)，不具備可擴展性，軟件一旦完成，不容易修改或添加新內(nèi)容。1.3 發(fā)展趨勢基于Matlab的圖像處理有很大的發(fā)展前景，因為它

9、的發(fā)展在多個方面都將得到廣泛的應(yīng)用。圖像是人類獲取和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域必然涉及到人類生活和工作的方方面面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也將隨之不斷擴大。數(shù)字圖像處理技術(shù)未來應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下七個方面：1. 航天航空技術(shù)方面 數(shù)字圖像處理技術(shù)在航天航空技術(shù)方面的應(yīng)用，除JPL對月球、火星照片的處理之外，另一方面是在飛機遙感和衛(wèi)星遙感技術(shù)中。圖像在空中先處理（數(shù)字化編碼）成數(shù)字信號存人磁帶中，在衛(wèi)星經(jīng)過地面站上空時，再高速傳送下來，然后由處理中心分析判讀。這些圖像無論是在成像、存儲、傳輸過程中，還是在判讀分析中，都必須采用很多數(shù)字圖像處理方法?，F(xiàn)在世界各

10、國都在利用各類衛(wèi)星所獲取的圖像進行資源調(diào)查、災(zāi)害檢測、資源勘察、農(nóng)業(yè)規(guī)劃、城市規(guī)劃。在氣象預(yù)報和對太空其它星球研究方面，數(shù)字圖像處理技術(shù)也發(fā)揮了相當(dāng)大的作用。2. 生物醫(yī)學(xué)工程方面數(shù)字圖像處理技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用十分廣泛，且很有成效。除了CT技術(shù)之外，還有一類是對醫(yī)用顯微技術(shù)的處理分析，如染色體分析、癌細胞識別等。此外，在X光肺部圖像增晰、超聲波圖像處理、心電圖分析、立體定向放射治療等醫(yī)學(xué)診斷方面都廣泛地應(yīng)用圖像處理技術(shù)。3. 通信工程方面當(dāng)面通信的主要發(fā)展方向是聲音、文字、圖像和數(shù)據(jù)結(jié)合的流媒體通信。其中以圖像通信最為復(fù)雜和困難，因圖像的數(shù)據(jù)量十分巨大，如傳送彩色電視信號的速率達10

11、0M/s以上。要將這樣高速率的數(shù)據(jù)實時傳送出去，必須采用編碼技術(shù)來壓縮信息的比特量。在一定意義上講，編碼壓縮是這些技術(shù)成敗的關(guān)鍵。4. 工業(yè)工程方面在工業(yè)工程領(lǐng)域中圖像處理技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，它大大提高了工作效率，如自動裝配線中質(zhì)量檢測，流體力學(xué)圖片的阻力和升力分析，郵政信件的自動分揀，在一些惡性環(huán)境內(nèi)識別工件及物體的形狀和排列狀態(tài)，先進設(shè)計和制造技術(shù)中采用工業(yè)視覺等等。其中值得一提的是研制具備視覺、聽覺和觸覺功能的智能機器人，將會給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來新的面貌，目前已在工業(yè)生產(chǎn)中的噴漆、焊接、裝配中得到有效的利用。5. 軍事公安方面在軍事方面圖像處理和識別主要用于導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)，各種偵察照片的判讀

12、，具有圖像傳輸、存儲和顯示的軍事自動化指揮系統(tǒng)和模擬訓(xùn)練系統(tǒng)等；公安方面主要用于指紋識別、人臉鑒別、不完整圖片的復(fù)原以及交通監(jiān)控、事故分析等。目前已投入運行的高速公路不停車自動收費系統(tǒng)中的車輛和車牌的自動識別就是圖像處理技術(shù)成功應(yīng)用的例子。6. 文化藝術(shù)方面的應(yīng)用 目前這類應(yīng)用有電視畫面的數(shù)字編輯、動畫的制作、電子圖像游戲、紡織工藝品設(shè)計、服裝設(shè)計與制作、發(fā)型設(shè)計、文物資料照片的復(fù)制和修復(fù)、運動員動作分析和評分等等。目前正在形成一門新的藝術(shù)計算機美術(shù)。7. 其它方面的應(yīng)用 數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)滲透到社會生活的各個領(lǐng)域，如地理信息系統(tǒng)中二維、三維電子地圖的自動生成、修復(fù)等；教育領(lǐng)域各種輔助教學(xué)系

13、統(tǒng)研究、制作中；流媒體技術(shù)領(lǐng)域等等。2 文獻查閱、調(diào)研情況2.1 文獻綜述隨著人類社會的進步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對信息處理和信息及交流的要求越來越高。人們傳遞信息的主要媒介是語音和圖像。在接受的信息中，聽覺信息占20%，視覺信息占60%，其它如味覺，嗅覺，觸覺總的加起來不超過20%。圖像信息處理是人們視覺延續(xù)的重要手段。人的眼睛只能看到波長為380到780nm的可見光部分，而迄今為止人類發(fā)現(xiàn)可成像的射線已有很多種，他們擴大了人類認識客觀世界的能力。數(shù)字圖像處理是一個跨科學(xué)的前沿科技領(lǐng)域，在工程學(xué)，計算機科學(xué)，信息學(xué)，統(tǒng)計學(xué)，物理，化學(xué)，生物醫(yī)學(xué)，地址，海洋，氣象，農(nóng)業(yè)，冶金等許多科學(xué)中的應(yīng)用

14、取得了巨大的成功和顯著地經(jīng)濟效益。圖像是當(dāng)光輻射能量照在物體上，經(jīng)過他的反射或透射，或有發(fā)光物體本身發(fā)出的光能量，在人的視覺器官中所重現(xiàn)出的物體的視覺信息。圖像一般用Image表示，是視覺景物的某種形式的標(biāo)記和記錄。通俗的說，圖像是指利用技術(shù)手段把目標(biāo)原封不動的再現(xiàn)。由于圖像感知的主題是人類，所以不僅可以將圖像看作是二維平面上或三維立體空間中具有明暗或顏色變化的分布，還可以包括人的心理因素對圖像接收和理解所產(chǎn)生的影像。一般認為圖片是圖像的一種類型，在一些教科書中將其定義為“經(jīng)過核實的光照后可見物體的分布”，圖片強調(diào)了現(xiàn)實世界中的可見物體。圖形是指人為的圖形，如圖畫，動畫等人造的二維或三維圖形，

15、他強調(diào)應(yīng)用一定的數(shù)學(xué)模型生成圖形。圖形學(xué)是研究應(yīng)用計算機生成，處理和顯示圖形的一門學(xué)科。它涉及利用計算機將有概念或數(shù)學(xué)描述所表示的物體圖像進行處理和現(xiàn)實的過程，側(cè)重點在于根據(jù)給定的物體描述數(shù)學(xué)模型，光照及想象中的攝像機的成像幾何，生成一幅圖像的過程。而圖像處理進行的卻是與其相反的過程，提示基于畫面進行二維或三維物體模型的重建，這在很多場合是十分重要。從20世紀(jì)60年代起，隨著電子計算機技術(shù)的進步，數(shù)字圖像處理技術(shù)得到了飛躍發(fā)展。數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)通常是指利用采集，濾波，檢測，均衡，變換，調(diào)制，壓縮，去噪，估計等處理，已得到符合人們需要的信號形式。圖像信號的數(shù)字處理是指將圖像作為圖像信號

16、的數(shù)學(xué)處理技術(shù)，按照人們通常的習(xí)慣，也成為數(shù)字圖像處理技術(shù)。最常見的使用計算機對圖像進行處理，他是在以計算機為中心的包括各種輸入，輸出，存儲及顯示設(shè)備內(nèi)的數(shù)學(xué)圖像處理系統(tǒng)上進行的。圖像的分類：1.按照圖像的存在形式分類：實際圖像，抽象圖像。2.按照圖像亮度等級分類：二值圖像，灰度圖像。3.按照圖像的光譜分類：彩色圖像，黑白圖像。4.按照圖像是否隨時間變換分類：靜止圖像，活動圖像。5.按照圖像所占空間和維數(shù)分類：二維圖像，三維圖像。數(shù)字圖像信息的特點有以下幾點：1.信息量大。例如一幅電視圖像取512行，512列，像素為512*512，若其灰度級用8bit的二進制來表示，則有256個灰度級，那個一

17、幅圖像的信息兩位512*512*8，若每秒有25幀圖像，則每秒的信息量為256*25=6.25MB要對這樣大信息量的圖像進行處理，必須用具有相當(dāng)大內(nèi)存的電子計算機才能勝任。2.數(shù)字圖像占用的帶寬較寬。如電視圖像的帶寬為5.6MHz，而語音帶寬僅為4kHz。頻帶越寬，技術(shù)實現(xiàn)的難度就越大，成本越高，為此對頻帶壓縮技術(shù)提出了較高的要求。3.數(shù)字圖像中各個像素之間相關(guān)性很大。如電視畫面中，同一行相鄰2個像素或相鄰2行間的像素，具有相同和相近灰度的可能性很大，據(jù)統(tǒng)計相關(guān)系數(shù)可達0.9以上，而相鄰2幀之間的相關(guān)性比幀內(nèi)相關(guān)性還要大一些。因此圖像壓縮的潛力很大。4.數(shù)字圖像處理系統(tǒng)受人的因素影響較大。這項

18、技術(shù)是需要給人管材和評價的。因此要求系統(tǒng)與人有良好的配合。數(shù)字圖像處理科學(xué)所涉及的知識面非常廣泛，具體的方法種類繁多，應(yīng)用也極為普遍，主要從以下9個方面進行研究：圖像數(shù)字化，圖像變換，圖像增強，圖像恢復(fù)，圖像分割，圖像描述和分析，圖像數(shù)據(jù)壓縮，圖像分類，圖像重建。Matlab是Matrix Laboratory的縮寫。是當(dāng)今很流行的科學(xué)計算軟件。這次畢設(shè)主要就是應(yīng)用這個軟件進行的。MATLAB既是一種直觀、高效的計算機語言,同時又是一個科學(xué)計算平臺。它為數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化、算法和應(yīng)用程序開發(fā)提供了最核心的數(shù)學(xué)和高級圖形工具。根據(jù)它提供的500多個數(shù)學(xué)和工程函數(shù)，工程技術(shù)人員和科學(xué)工作者可以在

19、它的集成環(huán)境中交互或編程以完成各自的計算。MATLAB中集成了功能強大的圖像處理工具箱。由于MATLAB語言的語法特征與C語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學(xué)表達式的書寫格式，而且這種語言可移植性好、可擴展性強，再加上其中有豐富的圖像處理函數(shù)，所以MATLAB在圖像處理的應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢。而它的GUI是一個人機交互界面，在現(xiàn)實中有廣泛的應(yīng)用。Matlab軟件主要由主包，Simulink和工具箱3部分組成。Matlab主包包括：Matlab語言，Matlab工作環(huán)境，句柄圖形，Matlab數(shù)學(xué)函數(shù)庫，Matlab應(yīng)用程序接口（API）。Simulink：是用與動態(tài)系統(tǒng)仿真的交互

20、式系統(tǒng)。它允許用戶在熒幕上繪制框圖模擬一個系統(tǒng)。它采用鼠標(biāo)驅(qū)動方式，能夠處理線性，非線性，連續(xù)，離散，多變量以及多級系統(tǒng)。此外，它還為用戶提供了Simulink Extensions（擴展）和Blocksets（模塊集）2個附加項。Matlab工具箱是Matlab用來解決各個領(lǐng)域特定問題的函數(shù)庫，它是開放式的，可以應(yīng)用，也可以根據(jù)需要進行擴展。為用戶提供了豐富的使用資源，工具箱的內(nèi)容非常廣泛，涵蓋了很多門學(xué)科。應(yīng)用Matlab工具箱可以很大程度的駕校用戶編程時的復(fù)雜程度。2.2 調(diào)研情況雖然MATLAB這個工具我是接觸過的，一學(xué)期的學(xué)習(xí)也使得我很喜歡這門學(xué)科，但是基于MATLAB的圖像編輯我還

21、是很陌生的，所以，我從圖書館找來大量的參考文獻，是自己逐漸熟悉起來，首先通過圖像顯示于圖像動畫制作我了解到其實圖像就是函數(shù)、矩陣或程序中設(shè)計中的數(shù)組，然后通過學(xué)習(xí)集合操作于圖像代數(shù)運算，以及圖像增強等內(nèi)容來是自己更加熟悉這門學(xué)科，接著還學(xué)習(xí)了通過MATLAB這個工具更加直觀地幫助我了解分析各種變換，挖掘各種變換原理，最后還解除了圖像灰度統(tǒng)計、圖像輪廓提四叉樹分解、紋理分析以及視頻圖像等，這些內(nèi)容是圖像研究領(lǐng)域的基本內(nèi)容，所以也是有些難度的。大致了解完書本上的知識后，去網(wǎng)站上了解MATLAB在國內(nèi)外的現(xiàn)狀也是必不可少的，通過查閱資料，我了解到MATLAB在各個重要的領(lǐng)域都有很重要的作用，也使得我

22、對本次的畢業(yè)設(shè)計更加喜愛與有信心了。3 本課題的基本內(nèi)容、重點、難點3.1 本課題的基本內(nèi)容matlab具有完備的圖形處理功能、友好的用戶界面以及功能強大的圖形處理工具箱，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)字圖像的編輯和處理工作，實現(xiàn)功能包括數(shù)字圖像的讀取、存儲、顯示、去色、圖像翻轉(zhuǎn)、局部放大、透明度調(diào)整、去噪、平滑、銳化、壓縮、邊緣檢測等操作。3.2 本課題的重點本文主要研究如何利用MATLAB軟件開發(fā)一個針對學(xué)習(xí)和研究的“數(shù)字圖像處理系統(tǒng)”，為初學(xué)者和算法研究人員提供一個圖像處理技術(shù)的算法演示及模擬開發(fā)的GUI(Graphical User Interface，圖形用戶界面)平臺，供大家學(xué)習(xí)并研究圖像處理的技術(shù)

23、方法，同時實現(xiàn)包括數(shù)字圖像的讀取、存儲、顯示、去色、圖像翻轉(zhuǎn)、局部放大、透明度調(diào)整、去噪、平滑、銳化、壓縮、邊緣檢測等操作。本文的主要內(nèi)容如下：1研究圖像處理技術(shù)，包括圖像處理技術(shù)的分類、數(shù)字圖像處理的特點，主要內(nèi)容以及應(yīng)用。2分析MATLAB軟件及其在圖像處理中的應(yīng)用。3完成系統(tǒng)的總體設(shè)計，各功能模塊設(shè)計。由于篇幅有限，本文重點論述了圖像變換模塊的設(shè)計，對已有的算法進行了分析，并進行了改進，利用MATLAB軟件完成了算法的實現(xiàn)，最后通過實例說明處理效果。4設(shè)計友好的、易于操作的圖形用戶界面，方便用戶對結(jié)果的觀察以及對已有算法的比較研究和新算法的開發(fā)。5. 向做好的平臺中添加圖像，圖像的讀取、

24、存儲、顯示、去色、圖像翻轉(zhuǎn)、局部放大、透明度調(diào)整、去噪、平滑、銳化、壓縮、邊緣檢測等操作。本課題的重點就是利用Matlab的工具庫完成以上內(nèi)容，MATLAB的圖像處理功能都集中在它的圖像處理工具箱中(Image proeessing Toolbox)，由一系列支持圖像處理的函數(shù)組成。很多操作，像濾波、圖像的變換與增強、二值圖像操作等都由它來實現(xiàn)的。經(jīng)圖像信息輸入系統(tǒng)獲取的原圖像中通常都含有各種各樣的噪聲和畸變，大大影響了圖像的質(zhì)量，因此，在對圖像進行分析之前，必須先對圖像質(zhì)量進行改善。通常，采取圖像增強的方法對圖像質(zhì)量進行改善。圖像增強不會考慮引起圖像質(zhì)量下降的原因，而是將圖像中感興趣的特征有

25、選擇的突出，并衰減不需要的特征。圖像增強的目的是為了改善圖像的視覺效果，提高圖像的清晰度和工藝的適應(yīng)性，以及便于人與計算機的分析主處理，以滿足圖像復(fù)制或再現(xiàn)的要求。圖像增強的方法分為空間法和領(lǐng)域法兩類，空間法主要是對圖像中的各個像素點進行操作，而領(lǐng)域法是在圖像的某個變換域內(nèi)對整個圖像進行操作，并修改變換后的系數(shù)，如傅里葉變換、DCT變換等的系數(shù)，然后再進行反變換，便可得到處理后的圖像。噪聲可以理解為“妨礙人們感覺器官對所接收到額信源信息理解的因素”。例如一副黑白凸顯，其平面亮度分布假定為f（x，y），那么對其接受起煩擾作用的亮度分布R（x，y）即可稱作噪聲。噪聲在理論上定義為“不可預(yù)測、只能用

26、概率統(tǒng)計方法來認識的隨機誤差”。因此，將圖像噪聲看成是多維隨機過程是合適的，因而描述噪聲的方法完全可以借用隨機過程的描述，即用其概率分布函數(shù)和概率密度分布函數(shù)。但在很多情況下，這樣的描述方法是復(fù)雜的，甚至是不可能的，而實際應(yīng)用往往也是不必要的。通常是用其數(shù)字特征，即均值方差、相關(guān)函數(shù)等，因為這些數(shù)字特征都可以從某些方面反映車噪聲的特征。為了對圖像進行后續(xù)處理，需要對圖像進行去噪處理。圖像鋁箔可分為空間域、頻域和小波域濾波。做常用的空間域去噪濾波器有線性濾波器和非線性濾波器兩種?，F(xiàn)象濾波器主要有均值濾波、線性加權(quán)濾波、倒數(shù)梯度加權(quán)濾波。非線性濾波器主要是種植濾波。線性濾波主要適合于去除高斯噪聲，

27、而中值濾波則是用于消除脈沖噪聲。3.3 本課題的難點由于接觸MATLAB這門學(xué)科的時間比較短，對這個軟件運用不熟悉，很多工具不能準(zhǔn)確的使用，此外，由于使用MATLAB來處理圖像大多數(shù)情況系使用修改其中的后臺代碼來實現(xiàn)的，有很多命令不是很理解，所以使用起來也不是很得心應(yīng)手，由于希望自己在實現(xiàn)老師要求的基本要求之外，能夠使我的設(shè)計有更多的功能，故有很多知識還要自己不斷的探索。對于前面提出的圖像后期處理，是怎么在實際操作中用韻圖像去噪技術(shù)實現(xiàn)圖像去噪？由于現(xiàn)實生活中，把圖像處理為人們希望的那樣越來越重要，故圖像去噪就在數(shù)字圖像技術(shù)中的重要性越來越明顯，如高放大倍數(shù)航片的判讀、X射線圖像系統(tǒng)中的噪聲去

28、除等，已經(jīng)成為不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，機器視覺的研究深度在不斷拓展，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地延伸，。但在機器視覺系統(tǒng)，由于度昂沒期間的質(zhì)量、光學(xué)鏡頭的類型以及視覺系統(tǒng)的理論誤差、加工變差的呢過的不利影響，使得通過機器視覺系統(tǒng)采集到的圖像存在一定程度的畸變。對于采用廣角鏡頭采集到的圖像，畸變尤為明顯，只10%內(nèi)的圖像可以看做是理想的。因此，如何對這種畸變圖像加以科學(xué)、合理、有效的較真，也成為本課題的一個難點。如何實現(xiàn)圖像拼接？圖像拼接時計算機視覺領(lǐng)域的一個重要的分支，它是一種將多福相關(guān)的重疊圖像進行無縫拼接從而獲得全景圖片的技術(shù)，本次畢設(shè)課題也想設(shè)計一部分，但也是

29、一個難點。4 解決問題的方法、手段、措施等4.1 擬采取的方法和技術(shù)目前，市場上有些圖像處理軟件比較成功，例如Photoshop。隨著圖像處理、圖像理解以及圖像庫查找等研究領(lǐng)域的研究進展，還有很多圖像處理相關(guān)的軟件問世。圖像處理軟件的開發(fā)必須有可靠的，優(yōu)秀的算法以及理論作為基礎(chǔ)，這些理論及算法便是MATLAB的一些基本使用方法，通過學(xué)習(xí)我已經(jīng)有所了解。4.1.1 Photoshop界面用Photoshop打開一幅圖像，使用主界面最上部的主菜單還有部分工具，左邊的繪圖工具，右邊面板區(qū)的顏色、圖層、動作等設(shè)置可以細致準(zhǔn)確的完成圖形繪制工作。然后運用吸管工具、“直方圖”對話框、“圖像”菜單中的“運算

30、”選項、“濾鏡”菜單等對圖片進行處理，來實現(xiàn)圖像輪廓提取、等高線繪制、模糊、扭曲、銳化等圖像處理功能。4.1.2 運用MATLAB 處理修改MATLAT中的一些函數(shù)，也可以調(diào)用其他一些程序，為圖像執(zhí)行邊緣提取、圖像旋轉(zhuǎn)、圖型化等各種功能，也可以進入GUI設(shè)計界面，做按鈕控制規(guī)劃的播放。圖像去噪處理方法可分為空間域法和變換域法兩大類前者是在原圖像上直接進行數(shù)據(jù)運算，對像素的灰度值進行處理。后者是在圖像的變換域上進行處理，對變換后的系數(shù)進行相應(yīng)的處理，然后進行反變換達到圖像去噪的目的?；兪浅上裣到y(tǒng)的一種像差，理想成像系統(tǒng)不僅成像清晰，而且滿足物像相似關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)能夠清晰成像，但物像不相似時，其不

31、相似程度就是用畸變來衡量。幾何畸變有桶形畸變、枕形畸變、幾何傾斜等。一般選擇桶形畸變的校正作為研究的對象。桶形校正的一般步驟如下：1. 找出畸變圖對稱中心，將畸變圖像代表的地址空間關(guān)系轉(zhuǎn)換為以對稱中心為原點的空間關(guān)系2. 空間變換：畸變圖像上的像素重新排列以恢復(fù)空間關(guān)系。3. 灰度插值：對空間變換后的像素賦予相應(yīng)的灰度值以恢復(fù)原位置的灰度值。為了使拼接處的全景圖像能夠保持透視效果以及視覺上的一致性，需要將拍攝的圖像序列投影到一個統(tǒng)一的表面上。常用的表示面有柱面、立方體面和球面。其中，柱面全景圖像因其數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)簡單而成為目前研究的熱點。在全景圖像的生成過程中，一般需要求解圖像間的三維旋轉(zhuǎn)量和單

32、應(yīng)性矩陣，威力簡化這中秋節(jié)圖像間多個對準(zhǔn)系數(shù)的復(fù)雜過程，可對相機的運動作一些限制。然后把項目重疊的圖像映射帶統(tǒng)一的約束空間上，只要計算出相鄰圖像間兩個方向上的位移量，就可以將圖像對準(zhǔn)整合，再通過柱面投影即可形成完整的柱面全景圖像。4.2 選擇的工具MATLAB7.0 2009版本，高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境可以較使用傳統(tǒng)的編程語言（如 C、C+ 和 Fortran）更快地解決技術(shù)計算問題. 其主要功能是：（1）交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計及求解問題（2）此高級語言可用于技術(shù)計算（3）此開發(fā)環(huán)境可對代碼、文件和數(shù)據(jù)進行管理（4）各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面（5）各種函數(shù)可將基

33、于 MATLAB 的算法與外部應(yīng)用程序和語言（如 C、C+、Fortran、Java、COM 以及 Microsoft Excel）集成（6）數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計、傅里葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等（7）二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù)其編輯特點是：1) 高效的數(shù)值計算及符號計算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學(xué)運算分析中解脫出來； 2) 具有完備的圖形處理功能,實現(xiàn)計算結(jié)果和編程的可視化; 3) 友好的用戶界面及接近數(shù)學(xué)表達式的自然化語言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握； 4) 功能豐富的應(yīng)用工具箱(如信號處理工具箱、通信工具箱等) ,為用戶提供了大量方便實用的處理工具。其優(yōu)勢是：（1）編程環(huán)境：

34、MATLAB 7.0由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB 7.0的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB 7.0的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的MATLAB 7.0提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析

35、。（2）簡單易用MATLAB 7.0是一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M文件）后再一起運行。新版本的MATLAB 7.0語言是基于最為流行的C+語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與C+語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學(xué)表達式的書寫格式。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強，這也是MATLAB 7.0能夠深入到科學(xué)研究及工程計算各個領(lǐng)域的重要原因。（3）處理能力強MATLAB 7.0是一個包含大量計算算法的集合

36、。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C+ 。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB 7.0的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅里葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和現(xiàn)行方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅里葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。（4）圖形功能MATLAB 7.0自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計算和工程繪圖。新版本的MATLAB 7.0對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一