畢業(yè)設計（論文）_基于matlab的直方圖均衡化研究

1、武昌理工學院本科畢業(yè)設計(論文)題目：基于matlab的直方圖均衡化研究學院：信息工程學院專業(yè)：自動化0801學號：學生姓名：指導教師： 二一一年 十二月 十六日基于matlab的直方圖均衡化研究摘 要直方圖均衡化處理的“中心思想”是把原始圖像的灰度直方圖從比較集中的某個灰度區(qū)間變成在全部灰度范圍內的均勻分布。直方圖均衡化就是對圖像進行非線性拉伸，重新分配圖像像素值，使一定灰度范圍內的像素數(shù)量大致相同。直方圖均衡化就是把給定圖像的直方圖分布改變成“均勻”分布直方圖分布。這種方法通常用來增加許多圖像的局部對比度，尤其是當圖像的有用數(shù)據(jù)的對比度相當接近的時候。通過這種方法，亮度可以更好地在直方圖上

2、分布。這樣就可以用于增強局部的對比度而不影響整體的對比度，直方圖均衡化通過有效地擴展常用的亮度來實現(xiàn)這種功能。本文主要研究的是就直方圖均衡化改進方法，解決原始直方圖均衡化在圖像灰階和噪聲上面的缺點，經過試驗得出數(shù)據(jù)指出它們的優(yōu)點，具有較好的增強效果。通過本次畢業(yè)設計了解數(shù)字圖像處理中圖像增強的知識，設計基于matlab的直方圖均衡化模塊，完成對輸入圖像的質量增強功能，并使用有效的評價指標對增強前后圖像進行評價，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。關鍵詞：直方圖均衡化；均勻；亮度；增強Histograme qualization research based on matlabYushizhuangA

3、bstractHistogram equalization processing center thought is the original image of gray histogram from quite centralized a gray interval in allbecome gray within the scope of the uniform distribution。The image histogram equalization is nonlinear tensile, redistribution image pixels, so that must be wi

4、thin the scope of the gray roughly the same number ofpixels.Histogram equalization is given of the image histogram distribution change into uniform distribution histogram distribution. This method is generally used to add many image local contrast, especially when the image of useful data fairly clo

5、se to the contrast of the time. Through this method, the brightness of can better in the distribution histogram. This can be used to increase local contrast and do not affect overall contrast, histogram equalization through effectively expand thebrightness of the commonly used to implement this func

6、tion. This dissertation mainly studies the histogram equalization is improving methods to solve the original histogram equalization in the image gray-scale and noise of the above shortcomings, after concluded that the data point out their advantages, and has a good effect. Through the graduation des

7、ign understand digital image processing of image enhancement of knowledge, design based on the matlab histogram equalization module and the completion of the quality of the input image enhancement function, and use the effective evaluation of the enhanced image before and after evaluation, cultivate

8、 the ability to analyze and solve problems. Key Words:Histogram equalization;uniform;brightness;good effect目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc311817181 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc311817181 h 1 HYPERLINK l _Toc311817182 1.1 引言 PAGEREF _Toc311817182 h 1 HYPERLINK l _Toc311817183 國內外研究現(xiàn)狀2 HYPERLINK l _Toc3118

9、17184 第2章 圖像的基本理論3 HYPERLINK l _Toc311817185 2.1 數(shù)字圖像的基本概念3 HYPERLINK l _Toc311817186 2.1.1 圖像增強的基本方法3 HYPERLINK l _Toc311817187 2.2 MATLAB 簡介6 HYPERLINK l _Toc311817188 第3章 基于直方圖均衡化改進算法的圖像增強9 HYPERLINK l _Toc311817189 3.1 直方圖修正9 HYPERLINK l _Toc311817190 3.2 直方圖均衡化缺點分析10 HYPERLINK l _Toc311817191 直

10、方圖均衡化與圖像灰階關系11 HYPERLINK l _Toc311817192 3.2.2 直方圖均衡化與圖像噪聲關系11 HYPERLINK l _Toc311817193 改進的直方圖均衡化算法12 HYPERLINK l _Toc311817194 3.3.1 改進算法12 HYPERLINK l _Toc311817195 3.4 實驗結果13 HYPERLINK l _Toc311817196 本章小結14 HYPERLINK l _Toc311817197 第4章 總 結16 HYPERLINK l _Toc311817198 致 謝17 HYPERLINK l _Toc3118

11、17199 參考文獻18第1章 緒 論1.1 引言圖像增強是圖像處理的最基本手段, 它往住是各種圖像分析與處理時的預處理過程。圖像增強就是增強圖像中用戶感興趣的信息，其主要目的有兩個：一是改善圖像的視覺效果，提高圖像成分的清晰度；二是使圖像變得更有利于計算機處理。圖像增強方法一般分為空間域和變換域兩大類。空間域方法直接對圖像像素的灰度進行處理。變換域方法在圖像的某個變換域中對變換系數(shù)進行處理，然后通過逆變換獲得增強圖像。在空間域內對圖像進行點運算，它是一種既簡單又重要的圖像處理技術，它能讓用戶改變圖像上像素點的灰度值，這樣通過點運算處理將產生一幅新圖像。直方圖均衡化算法是圖像增強空域法中的最常

12、用、最重要的算法之一。它以概率理論作基礎, 運用灰度點運算來實現(xiàn)直方圖的變換, 從而達到圖像增強的目的。這些方法是不以圖像保真為原則的，它們是通過增強處理設法有選擇地突出某些對人或機器分析感興趣地信息，抑制一些無用信息，以提高圖像地使有價值。在實際應用中，應針對不同的圖像應采用不同的圖像增強方法，或同時采用幾種適當?shù)脑鰪娝惴ㄟM行實驗，從中選出視覺效果較好的、計算不復雜的、又合乎應用要求的一種算法。圖像直方圖是圖像處理中一種十分重要的圖像分析工具，它描述了一幅圖像的灰度級內容，任何一幅圖像的直方圖都包含了豐富的信息，它主要用在圖象分割，圖像灰度變換等處理過程中。從數(shù)學上來說圖像直方圖是圖像各灰度

13、值統(tǒng)計特性與圖像灰度值的函數(shù)，它統(tǒng)計一幅圖像中各個灰度級出現(xiàn)的次數(shù)或概率；從圖形上來說，它是一個二維圖，（一般）橫坐標表示圖像中各個像素點的灰度級，縱坐標為各個灰度級上圖像各個像素點出現(xiàn)的次數(shù)或概率，它是圖像最基本的統(tǒng)計特征。在實際應用中，有時并不需要圖像有整體的均勻分布直方圖，而是希望有目的地增強某個灰度級分布范圍內的圖像。直方圖均衡化是灰度變換的一個重要應用，廣泛應用在圖像增強處理中，它是以累計分布函數(shù)變換為基礎的直方圖修正法，可以產生一幅灰度級分布具有均勻概率密度的圖像，擴展了像素的取值動態(tài)范圍。國內外研究現(xiàn)狀圖像增強技術在許多應用領域受到廣泛重視并取得了重大的開拓性成就，屬于這些領域的

14、有航空航天、生物醫(yī)學工程、工業(yè)檢測、機器人視覺、軍事制導、文化藝術等，使圖像增強處理成為一門引人注目、前景遠大的新興學科。隨著圖像增強處理技術的深入發(fā)展，從70年代中期開始，隨著計算機技術和人工智能、思維科學研究的迅速發(fā)展，圖像增強處理向更高、更深層次發(fā)展。很多國家，特別是發(fā)達國家投入更多的人力、物力到這項研究，取得了不少重要的研究成果。而在我國，隨著醫(yī)學技術以及計算機技術的高速發(fā)展，在圖像增強領域也得了豐碩的成果。與此同時，圖像處理技術在許多應用領域受到廣泛重視并取得了重大的開拓性成就，屬于這些領域的有航空航天，生物醫(yī)學工程，工業(yè)檢測，機器人視覺，公安司法，軍事制導，文化藝術等，使得圖像處理

15、成為一門引人注目，前景遠大的新型學科。在飛機遙感和衛(wèi)星遙感技術中，要對大量的空中攝像得來的照片進行處理分析，以前需要雇用幾千人，而現(xiàn)在改用配備有高級計算機的圖像處理系統(tǒng)來判讀分析，既節(jié)省人力，又加快了速度，還可以從照片中提取人工所不能發(fā)現(xiàn)的大量有用情報。 在軍事方面圖像處理和識別主要用于導彈的精確制導，各種偵察照片的判讀，具有圖像傳輸，飛機，坦克和軍艦模擬訓練系統(tǒng)等；在公共安全方面，圖像處理技術可用于指紋識別，人臉面部鑒別，不完整圖片的復原，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都是圖像處理技術成功應用的例子；在文化藝術方面，目前圖像技術的

16、應用有數(shù)字圖像藝術創(chuàng)作，動畫制作，游戲，工藝美術設計，文物資料照片的復制和修復等等，以至于現(xiàn)在已逐漸形成一門新的藝術計算機美術。直方圖均衡化是灰度變換的一個重要應用，廣泛應用在圖像增強處理中。它是以累計分布函數(shù)變換為基礎的直方圖修正法，可以產生一副灰度級分布具有均勻概率密度的圖像，擴展了像素的取值動態(tài)范圍?；贛ATLAB的直方圖均衡化算法實現(xiàn)，在航天和航空技術，生物醫(yī)學工程，通信工程，工業(yè)和工程，軍事公安，文化藝術等方面均有廣泛的應用。第2章 圖像的基本理論2.1 數(shù)字圖像的基本概念通常獲得的圖像不能直接用計算機進行處理，在進行處理前必須先轉換為數(shù)字圖像。數(shù)字化的過程包括3個步驟:掃描、采樣

17、和量化。從計算機的角度來看數(shù)字圖像可看作為對二維函數(shù)f(x,y)進行采樣和量化即離散處理后得到的圖像 。因此，通常會用二維矩陣來表示一幅圖像。當一幅圖像從物理過程產生時，它的值通常正比于物理源的輻射能量(如電磁波)。因此，f(x,y)一定是非零和有限的。講一副圖像進行數(shù)字化將得到一個二維整數(shù)矩陣，如式2-1定義了一副大小為M*N的數(shù)字圖像 （2-1）其中矩陣的每個元素稱為圖像單位、圖像元素或像素。采樣采樣是用一個網絡把待處理的圖像覆蓋，取每一小格上模擬圖像的中點或交叉點處模擬圖像的亮度值作為該方格上的值。它對圖像空間的離散化決定了圖像的空間分辨率。量化將采樣后所得的各像素灰度值從模擬量到離散量

18、的轉換稱為圖像灰度的量化。它決定了圖像的灰度分辨率。2.1.1 圖像增強的基本方法圖像增強技術通常有兩類方法:空間域方法和頻率域方法?？臻g域增強方法針對像素灰度值直接處理。常見的如灰度變換、圖像空域平滑和銳化處理、直方圖修正、偽彩色處理等。頻率域增強方法則是基于圖像的傅里葉變換來增強或抑制所希望的頻譜，從而實現(xiàn)對圖像頻譜的改善?；叶茸儞Q灰度變換是圖像增強技術中最簡單也是最重要的手段之一?；叶茸儞Q可擴展圖像對比度，獲得較為清晰圖像。它對輸入的像素灰度進行修正，灰度變換可表示為g(x,y)=T(f(x,y) （2-2）其中T表示輸入灰度值和輸出灰度值之間的函數(shù)關系。根據(jù)不同的應用要求和函數(shù)的性質，

19、可采用下文的灰度變換方法。比例線性灰度變換 對給定的灰度空間，設原圖圖像f(x,y)的灰度變換范圍為a,b，變換后的圖像的灰度擴展為c,d，則可采用下式來實現(xiàn) g(x,y)= eq f(d-c,a-b) (f(x,y)-a)+c （2-3）比例線性灰度變換運算比較簡單，它能有效的改變圖像視覺效果。分段線性變換分段線性變換在拉伸特征物體的灰度細節(jié)和抑制不感興趣的灰度級時有較好的增強效果，其數(shù)學表達式如下； eq f(c,a) f(x,y) 0f(x,y)a g(x,y) = eq f(d-c,b-a) (f(x,y)-a)+c af(x,y)b (2-4) eq f(f-d,e-b) (f(x,

20、y)-b)+d bf(x,y)e灰度非線性變換 灰度非線性變化是指由g(x,y)=T(f(x,y)一個非線性單值函數(shù)所確定的灰常用的有指數(shù)變化、對數(shù)變化和兩者組合變化等。（1）對數(shù)變換常用來壓縮輸入圖像中高灰度區(qū)的對比度，而拉伸低灰度值。對數(shù)變換的一般形式為： (2-5) 公式中c為比例常數(shù)。曲線形式如下圖所示。圖2-1 對數(shù)變換（2）指數(shù)變換的一般形式為： （2-6） 此處a,b,c是為了調整曲線位置和形狀的參數(shù)。如下圖所示，指數(shù)變換主要是壓縮低值灰度區(qū)域，拉伸高值灰度區(qū)域。圖2-2 指數(shù)變換2.2 MATLAB 簡介MATLAB是矩陣實驗室（Matrix Laboratory）的簡稱，是美

21、國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術計算語言和交互式環(huán)境。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完相同的事情簡捷得多，并且math work也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點,使MATLAB成為一個強大的數(shù)學軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C+ ，JAVA的支持。可以直接調用,用戶也可以將自己編寫的實用程序導入到MATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經典的程序，用戶可以直接進行下

22、載就可以用。不僅如此，Matlab還具有如下優(yōu)勢：（1）友好的工作平臺和編程環(huán)境：MATLAB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的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的MATLAB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試系統(tǒng)，程序不必經過編譯就可以直接運

23、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。（2）簡單易用的程序語言：Matlab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)結構、輸入和輸出和面向對象編程特點。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雜的應用程序（M文件）后再一起運行。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C語言基礎上的，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能夠深入到科學研究及工程計算各個領域的重要原因。（3）強大的科學計算機數(shù)據(jù)處理能

24、力：MATLAB是一個包含大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學運算函數(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、快速傅立葉變換的復雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復數(shù)的各種運算

25、、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。（4）圖形處理功能：MATLAB自產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計算和工程繪圖。新版本的MATLAB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，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對

26、話等，MATLAB也有相應的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。（5）應用廣泛的模塊集合工具箱：MATLAB對許多專門的領域都開發(fā)了功能強大的模塊集和工具箱。一般來說，它們都是由特定領域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學習、應用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前，MATLAB已經把工具箱延伸到了科學研究和工程應用的諸多領域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經網絡、小波分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設計、LMI控制、魯棒控

27、制、模型預測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱家族中有了自己的一席之地。（6）實用的程序接口和發(fā)布平臺：新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C+數(shù)學庫和圖形庫，將自己的MATLAB程序自動轉換為獨立于MATLAB運行的C和C+代碼。允許用戶編寫可以和MATLAB進行交互的C或C+語言程序。另外，MATLAB網頁服務程序還容許在Web應用中使用自己的MATLAB數(shù)學和圖形程序。MATLAB的一個重要特色就是具有一套程序擴展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應用子程序。工具箱是MAT

28、LAB函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學科專業(yè)和應用而定制的，主要包括信號處理、控制系統(tǒng)、神經網絡、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應用。（7）應用軟件開發(fā)：在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強大的圖形標注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5進行連接。第3章 基于直方圖均衡化改進算法的圖像增強3.1 直方圖修正1. 直方圖定義圖像的直方圖表示每一灰度級與其頻數(shù)間的統(tǒng)計關系。通常用橫坐標表示灰度級，縱坐標表示頻數(shù)。按照直方圖的定義可表示為 （k=0,1,.,L-

29、1） (3-1)式中N為一幅圖像中的總像素數(shù)，n*表示第k級灰度的像素數(shù)，為第k級灰度，L為灰度級數(shù)，P()表示該灰度級出現(xiàn)的相對頻數(shù)。直方圖是反映一幅數(shù)字圖像概貌特征的主要手段。它給出了一幅數(shù)字圖像的灰度范圍、灰度分布、整幅圖像的平均亮度和明暗對比度等信息，是數(shù)字圖像作進一步處理的重要依據(jù)。2. 直方圖均衡化直方圖均衡化方法是將一己知灰度概率密度分布圖像經過某種變換變成一幅具有均勻灰度概率密度分布的新圖像，從而達到增強圖像整體對比度的效果，是一種常用的灰度增強算法。假設一幅圖像的像素數(shù)為n，共有l(wèi)個灰度級，代表灰度級為的像素的數(shù)目，則第k個灰度級出現(xiàn)的概率可以表示為 (3-2) 其中，01,

30、其中k=0,1.,l-1。變換函數(shù)T(r)為： （3-3）其中，01，且j=0,1.,l-1。從上面計算過程可以看出，對原始輸入圖像直方圖的統(tǒng)計值可以算出均衡化后各像素的灰度值。采用直方圖均衡化后會使灰度分布較密的部分被拉伸，灰度分布稀疏的部分被壓縮，從而使一幅圖像的對比度在總體上得到增強。但是，傳統(tǒng)的直方圖均衡化算法是針對整幅圖像作的處理，因此存在了一些不可克服的缺陷:(l)不保留原始圖像的亮度信息，其處理后的圖像，灰度呈近似均勻分布，因而其平均亮度總是在灰度范圍的中值附近;(2)處理過程中會發(fā)生簡并現(xiàn)象，即一些低頻灰度可能被合并，總的灰度級將有所損失，從而造成圖像細節(jié)的丟失。3. 直方圖規(guī)

31、定化直方圖規(guī)定化(也稱直方圖匹配)是修改圖像的直方圖，使得它與另一幅圖的直方圖匹配或具有一種預先規(guī)定的函數(shù)形狀。其目的在于突出感興趣的灰度范圍，從而改善圖像質量。直方圖均衡化是直方圖規(guī)定化的一個特例。用P(r)和P(z)分別表示原始圖像和期望圖像的灰度分布函數(shù)，對原始圖像和期望圖像均作直方圖均衡化處理，則有 （3-4） （3-5） （3-6）由于都是作均衡化處理，處理后的原始圖像灰度分布P(s)與處理后的期望圖像灰度分布P(v)應相等，故可以用變換后的原始圖像灰度級s代替3-6公式中的v，即 (3-7)由公式3-7可得 （3-8）3.2 直方圖均衡化缺點分析圖像直方圖描述了圖像的灰度級內容，包

32、含了非常豐富的信息，它是對圖像作進一步處理的常用分析工具。從數(shù)學角度來看，圖像直方圖是關于圖像各灰度值與灰度級出現(xiàn)次數(shù)的函數(shù);從圖形角度來看，它是一個二維圖，橫坐標表示像素點的灰度級，縱坐標代表各個灰度級對應的像素點出現(xiàn)的次數(shù)或概率。直方圖均衡化是圖像增強中非常重要的算法之一。它利用基本的概率理論知識來進行灰度點運算，達到直方圖變換的目的。圖像直方圖均衡化算法的本質是有選擇地增強圖像的低頻信息而壓制高頻的信息。在對圖像進行直方圖均衡處理后，原來擁有較少像素的灰度極有可能被合并。而通常情況下占有較少像素的圖像區(qū)域之間的邊界卻包含著重要的結構信息，從而可能引起圖像細節(jié)的丟失。另外，各種類型的圖像噪

33、聲不可避免地存在于圖像中，那么圖像噪聲也會相應的被放大。因此，傳統(tǒng)的直方圖均衡化算法存在圖像細節(jié)信息丟失和噪聲放大的缺點。3.直方圖均衡化與圖像灰階關系直方圖均衡化方法在處理圖像過程中會發(fā)生簡并現(xiàn)象，即一些低頻灰度可能被合并，總的灰度級將有所損失。而實際灰度級數(shù)的過分減小，則可能降低圖像的灰度層次感。下面分析直方圖均衡化后圖像灰階合并的原因。設將原灰度級映射為新灰度級時，所用的映射函數(shù)為: k=0,1.,n-1 (3-9)其中為的映射值，N為輸出圖像的動態(tài)范圍。對任意兩個灰度級級和灰度值差記作: （3-10）則變換后的灰度值差值為： （3-11）當 時, 和灰度間隔擴大;當 時, 和灰度間隔壓

34、縮;當= 時, 和灰度間隔不變.由公式3-11可知，若變換后的灰度值差值小于1時，增強后灰度范圍,內的各灰階合并，也就是概率較小的灰度級容易被合并。3. 直方圖均衡化與圖像噪聲關系在實際生活中獲取的圖像，由于受各種客觀環(huán)境干擾可能都會含有噪聲。若圖像用g(x,y)表示，噪聲用n表示，含有加性噪聲的圖像可以表示為:f(x,y)=g(x,y)+n(x,y) (3-12)含有乘性噪聲的圖像可以表示為:f(x,y)=g(x,y)+n(x,y)*g(x,y) (3-13)假設圖像f(x,y)有L個灰度級，其概率密度函數(shù)為p(f)的。設像素(x,y)的值經過直方圖均衡化之后用e(x,y)表示，其變換函數(shù)表

35、示為： (3-14)對于含有加性噪聲的圖像f(x,y)，經過直方圖均衡化之后像素(x,y)經過直方圖均衡化之后像素: (3-15)其中公式3-15右邊的第一項表示有意義的圖像信號，另一項表示圖像噪聲。通常情況下圖像噪聲的幅度n(x,y)會比f(x,y)小得多，則公式3-7可以表示為: (3-16)比較公式3-15與公式3-16可以發(fā)現(xiàn)，經過直方圖均衡化處理后的圖像e(x,y)在(x,y)處的加性噪聲像素值被放大L*p(g(x,y)倍。類似的對含有乘性噪聲的圖像f(x,y)，像素(x,y)處的灰度值經過直方圖均化之后為: (3-17)在n(x,y)1的條件下，公式3-17可以近似表示為： (3-

36、18)通過公式3-17和3-18進行比較易知，在(x,y)處的乘性噪聲經過直方圖均 衡化后也被放大了L*P(g(x,y)倍。由上分析可知，傳統(tǒng)直方圖均衡對圖像噪聲放大倍數(shù)由(x,y)處像素出現(xiàn)的概率所決定。因此傳統(tǒng)的直方圖均衡化算法存在著很大不足，對傳統(tǒng)直方圖均衡化算法做進一步改進，是很有必要。3.3改進的直方圖均衡化算法3. 改進算法設原始圖像中灰度為i的像素個數(shù)為，建立一個這樣的映射關系:=f()其中映射函數(shù)為遞增函數(shù)，且值域為正實數(shù)。映射后都將比原來小，但遠遠小于以前。如果映射合適，總可以使得 與之間的差距相對變大。具體算法過程如下:(1)針對原圖中的每個像素，根據(jù)其灰度值，分別記入相應

37、的像素個數(shù)累加器ri中。(2)對像素個數(shù)選取合適的映射關系。此處采用，分別計算出和。(3)計算出原始圖像中灰度i經過轉換后的灰度值。 (3-19)公式3-19的灰度轉換方法能擴展原圖像的灰度空間，從而使得轉換后灰度值分布于整個灰度空間。3.4 實驗結果實驗中選取了某辦公樓的圖像，采用傳統(tǒng)的直方圖均衡化和上述改進的直方圖均衡化方法分別進行了實驗，并給出了相應的直方圖。a 原 圖b 直方圖c 均衡化圖像d 均衡化直方圖f 改進直方圖e 改進圖像圖3-1 實驗對比圖從上述實驗圖像的結果來看，改進后的直方圖均衡化方法，其增強后的圖像對比度更加明顯。從實驗結果來看，傳統(tǒng)的直方圖均衡化算法是一種快速而有效

38、的圖像整體比度增強算法，但其缺點就是容易造成圖像細節(jié)信息丟失和圖像噪聲幅度增大。在直方圖均衡化算法的基礎上，本文改進的直方圖均衡化方法可以有效防止圖像細節(jié)信息丟失和圖像噪聲幅度增大，擴大了圖像的灰度范圍，同時圖像的均值也更加接近真實值。3.5本章小結本章先著重分析了傳統(tǒng)的直方圖均衡化方法在圖像處理時存在的不足。講述了直方圖由于圖像亮度范圍或非線性使圖像的對比度不很理想，可用像素灰度重新分配的方法來改善圖像的對比度。這種方法不以圖像保真為原則的，是通過增強處理設法有選擇地突出某些對人或機器分析感興趣地信息，抑制一些無用信息，以提高圖像地使有價值。由于直方圖均衡化方法在圖像增強中是較為常用、重要的

39、算法之一，接著給出了前人的改進方法。對新的改進算法過程作了簡要描述，同時指出了它的優(yōu)點和不足之處。通過實驗得知，改進的方法，在處理圖像方面對圖像的細節(jié)信息和噪聲方面具有較好的增強效果。第4章 總 結經過半個月的基礎知識準備和消化，基于matlab的直方圖均衡化研究終于設計完成。在此次設計過程中我遇了許多困難，論文也是經過數(shù)次修改才得以定稿。這篇論文的完成不僅僅是自己努力的結果，也少不了老師和同學給予我的許多幫助，在此對在我完成論文過程中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W說一聲衷心的感謝。通過寫這篇論文我學習到了很多知識，也讓我養(yǎng)成了從實際出發(fā)的設計思想和設計觀念，讓我知道了一個設計首先所要考慮的就是從實際

40、出發(fā)，考慮到各方面所要注意的東西。通過學習有關實驗的綜合運用所學理論知識和技能，對MATLAB等知識有了更深一步的認識。本文章利用先驗知識，可以很快很準的找到目標，不過在搜索的過程中還存在許多的漏洞，希望老師幫忙指出并協(xié)助修改。致 謝本文的工作是在我的導師肖潔老師的指導下完成的。她在百忙之中還抽出了大量時間來認真閱讀我的論文，指出了我在設計思想，實驗的多方面的不足之處并且提出了寶貴的修改意見。另外也是肖潔老師不厭其煩的督促我，才讓我感覺時間的緊迫性認認真真的完成論文，再一次真誠的感謝肖潔老師的無私和敬業(yè)。參考文獻1李弼程，彭天強，彭波，等編著. 智能圖像處理技術M.北京：電子工業(yè)出版社，200

41、4.2阮秋琦.數(shù)字圖像處理學.北京:電子工業(yè)出版M社,2001.3姚若河.改進的直方圖均衡化圖像增強算法J .鐵道學報,1997,19(6):78-81.4陳傳波.5馮清枝.基于直方圖修正的圖像增強技術J.廣東公安科技,2004,(2).6黃成;朱幼蓮;一種改進的直方圖均衡算法J;江蘇技術師范學院學報(自然科學版);2008年01期7喬鬧生;一種改進的直方圖均衡化J;光學技術;2008年S1期8李敬川;一種圖像增強算法的設計與實現(xiàn)J;重慶職業(yè)技術學院學報;2008年04期9姚若河,黃繼武,吳湘淇;改進的直方圖均衡化圖像增強算法J;鐵道學報;1997年06期10雷江東;李久丹;羅艷;吳彩榮;幾種

42、灰度圖像增強算法的比較A;廣西計算機學會2010年學術年會論文集C;2010年11汪志云;黃夢為;胡釙;饒強;基于直方圖的圖像增強及其MATLAB實現(xiàn)J;計算機工程與科學;2006年02期12李耀輝,劉保軍;基于直方圖均衡的圖像增強J;華北科技學院學報;2003年02期13劉煥雨;萬秋華;熊文卓;楚廣生;吳永芝;模擬頻域濾波重構直方圖均衡的圖像增強方法J;光電工程;2007年03期14芮同林;彭國華;一種改進的圖像均衡化算法的研究與應用J;微電子學與計算機;2006年11期15劉錦輝;圖像增強方法的研究以及應用D;湖南師范大學;2009年16DJURIC PM,KAY SM,FAYE BOUD

43、REAUX BARTEL.Segmentation of Nonstationary SignalsJ.Proceedings of IEEE ICASSP,1992,5:161-164.17Kamel M,Lian Guan.Histogram equalization utilizing spatial correlation for image enhancementJ.SPIE,1989,119:712721.18Hummel R A.Image enhancement by histogram transformation Compute Graphic and Image Proc

44、essingJ.1977(6):184-195.原文已完。下文為附加文檔，如不需要，下載后可以編輯刪除，謝謝！施工組織設計本施工組織設計是本著“一流的質量、一流的工期、科學管理”來進行編制的。編制時，我公司技術發(fā)展部、質檢科以及項目部經過精心研究、合理組織、充分利用先進工藝，特制定本施工組織設計。工程概況：西夏建材城生活區(qū)27#、30#住宅樓位于銀川市新市區(qū)，橡膠廠對面。本工程由寧夏燕寶房地產開發(fā)開發(fā)，銀川市規(guī)劃建筑設計院設計。本工程耐火等級二級，屋面防水等級三級，地震防烈度為8度，設計使用年限50年。本工程建筑面積:27#m2;30# m2。室內地坪 m為準，總長27#m；30# m?？倢?

45、7#m；30# m。設計室外地坪至檐口高度18.6 00m，呈長方形布置，東西向，三個單元。本工程設計屋面為坡屋面防水采用防水涂料。外墻水泥砂漿抹面，外刷淺灰色墻漆。內墻面除衛(wèi)生間200300瓷磚，高到頂外，其余均水泥砂槳罩面，刮二遍膩子；樓梯間內墻采用50厚膠粉聚苯顆粒保溫。地面除衛(wèi)生間200200防滑地磚，樓梯間50厚細石砼1：1水泥砂漿壓光外，其余均采用50厚豆石砼毛地面。樓梯間單元門采用樓宇對講門，臥室門、衛(wèi)生間門采用木門，進戶門采用保溫防盜門。本工程窗均采用塑鋼單框雙玻窗，開啟窗均加紗扇。本工程設計為節(jié)能型住宅，外墻均貼保溫板。本工程設計為磚混結構，共六層。基礎采用C30鋼筋砼條形基

46、礎，上砌MU30毛石基礎，砂漿采用M10水泥砂漿。一、二、三、四層墻體采用M10混合砂漿砌筑MU15多孔磚；五層以上采用M混合砂漿砌筑MU15多孔磚。本工程結構中使用主要材料：鋼材： = 1 * ROMAN I級鋼， = 2 * ROMAN II級鋼；砼：基礎墊層C10，基礎底板、地圈梁、基礎構造柱均采用C30，其余均C20。本工程設計給水管采用PPR塑料管，熱熔連接；排水管采用UPVC硬聚氯乙烯管，粘接；給水管道安裝除立管及安裝IC卡水表的管段明設計外，其余均暗設。本工程設計采暖為鋼制高頻焊翅片管散熱器。本工程設計照明電源采用BV銅芯線，插座電源等采用BV4銅芯線；除客廳為吸頂燈外，其余均采

47、用座燈。施工部署及進度計劃1、工期安排本工程合同計劃開工日期：2004年8月21日，竣工日期：2005年7月10日，合同工期315天。計劃2004年9月15日前完成基礎工程，2004年12月30日完成主體結構工程，2005年6月20日完成裝修工種，安裝工程穿插進行，于2005年7月1日前完成。具體進度計劃詳見附圖1（施工進度計劃）。2、施工順序 = 1 * GB2 基礎工程工程定位線（驗線）挖坑釬探（驗坑）砂礫墊層的施工基礎砼墊層刷環(huán)保瀝青 基礎放線（預檢）砼條形基礎刷環(huán)保瀝青 毛石基礎的砌筑構造柱砼地圈梁地溝回填工。 = 2 * GB2 結構工程結構定位放線（預檢）構造柱鋼筋綁扎、定位（隱檢

48、）磚墻砌筑（50cm線找平、預檢）柱梁、頂板支模（預檢）梁板鋼筋綁扎（隱檢、開盤申請）砼澆筑下一層結構定位放線重復上述施工工序直至頂。 = 3 * GB2 內裝修工程門窗框安裝室內墻面抹灰樓地面門窗安裝、油漆五金安裝、內部清理通水通電、竣工。 = 4 * GB2 外裝修工程外裝修工程遵循先上后下原則，屋面工程（包括煙道、透氣孔、壓頂、找平層）結束后，進行大面積裝飾，塑鋼門窗在裝修中逐步插入。施工準備現(xiàn)場道路本工程北靠北京西路，南臨規(guī)劃道路，交通較為方便。場內道路采用級配砂石鋪墊，壓路機壓。機械準備 = 1 * GB2 設2臺攪拌機，2臺水泵。 = 2 * GB2 現(xiàn)場設鋼筋切斷機1臺，調直機1

49、臺，電焊機2臺，1臺對焊機。 = 3 * GB2 現(xiàn)場設木工鋸，木工刨各1臺。 = 4 * GB2 回填期間設打夯機2臺。 = 5 * GB2 現(xiàn)場設塔吊2臺。3、施工用電施工用電已由建設單位引入現(xiàn)場；根據(jù)工程特點，設總配電箱1個，塔吊、攪抖站、攪拌機、切斷機、調直機、對焊機、木工棚、樓層用電、生活區(qū)各配置配電箱1個；電源均采用三相五線制；各分支均采用鋼管埋地；各種機械均設置接零、接地保護。具體配電箱位置詳見總施工平面圖。施工用水施工用水采用深井水自來水，并砌筑一蓄水池進行蓄水。樓層用水采用鋼管焊接給水管，每層留一出水口；給水管不置蓄水池內，由潛水泵進行送水。生活用水生活用水采用自來水。勞動力

50、安排 = 1 * GB2 結構期間：瓦工40人；鋼筋工15人；木工15人；放線工2人；材料1人；機工4人；電工2人；水暖工2人；架子工8人；電焊工2人；壯工20人。 = 2 * GB2 裝修期間抹灰工60人；木工4人；油工8人；電工6人；水暖工10人。四、主要施工方法1、施工測量放線 = 1 * GB2 施工測量基本要求A、西夏建材城生活區(qū)17#、30#住宅樓定位依據(jù)：西夏建材城生活區(qū)工程總體規(guī)劃圖，北京路、規(guī)劃道路永久性定位B、根據(jù)工程特點及建筑工程施工測量規(guī)程DBI012195，4、3、2條，此工程設置精度等級為二級，測角中誤差12，邊長相對誤差1/15000。C、根據(jù)施工組織設計中進度控

51、制測量工作進度，明確對工程服務，對工程進度負責的工作目的。 = 2 * GB2 工程定位A、根據(jù)工程特點，平面布置和定位原則，設置一橫一縱兩條主控線即27#樓：（A）軸線和（1）軸線；30#樓：（A）軸線和（1）軸線。根據(jù)主軸線設置兩條次軸線即27#樓：（H）軸線和（27）軸線；30#樓：（H）軸線和（27）軸線。 B、主、次控軸線定位時均布置引樁，引樁采用木樁，后砌一水泥砂漿磚墩；并將軸線標注在四周永久性建筑物或構造物上，施測完成后報建設單位、監(jiān)理單位確認后另以妥善保護。C、控軸線沿結構逐層彈在墻上，用以控制樓層定位。D、水準點：建設單位給定準點，建筑物.500m。 = 3 * GB2 基礎

52、測量A、在開挖前，基坑根據(jù)平面布置，軸線控制樁為基準定出基坑長、寬度，作為拉小線的依據(jù)；根據(jù)結構要求，條基外側1100mm為砂礫墊層邊，考慮放坡，撒上白灰線，進行開挖。B、在墊層上進行基礎定位放線前，以建筑物平面控制線為準，校測建筑物軸線控制樁無誤后，再用經緯儀以正倒鏡挑直法直接投測各軸線。C、標高由水準點引測至坑底。 = 4 * GB2 結構施工測量A、首層放線驗收后，主控軸一引至外墻立面上，作為以上務層主軸線豎身高以測的基準。B、施工層放線時，應在結構平面上校投測軸線，閉合后再測設細部尺寸和邊線。C、標高豎向傳遞設置3個標高點，以其平均點引測水平線折平時，盡量將水準儀安置在測點范圍內中心位

53、置，進行測設。2、基坑開挖本工種設計地基換工，夯填砂礫墊層1100mm；根據(jù)此特點，采用機械大開挖，留200mm厚進行挖工、鏟平。開挖時，根據(jù)現(xiàn)場實際土質，按規(guī)范要求1:0.33放坡，反鏟挖掘機挖土。開挖出的土，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，盡量留足需用的好土，多余土方挖出，避免二次搬運。人工開挖時，由技術員抄平好水平控制小木樁，用方鏟鏟平。挖掘機挖土應該從上而下施工，禁止采用挖空底腳的操作方法。機械挖土,先發(fā)出信號，挖土的時候，挖掘機操作范圍內，不許進行其他工作，裝土的時候，任何人都不能停留在裝土車上。3、砌筑工程 = 1 * GB2 材料磚：MU15多孔磚，毛石基礎采用MU30毛石。砂漿：0.00以下

54、采用M10水泥砂漿，一、二、三、四層采用M10混合砂漿，五層以上采用M7.5混合砂漿。 = 2 * GB2 砌筑要求A、開工前由工長對所管轄班組下發(fā)技術交底。B、砌筑前應提前澆水濕潤磚塊，水率保持在1015。C、砌筑采用滿鋪滿擠“三一砌筑法“，要求灰漿飽滿，灰縫812mm。D、外墻轉角處應同時砌筑，內外墻交接處必須留斜槎，槎子長度不小于墻體高度的2/3，槎子必須平直、通順。E、隔墻與墻不同時砌筑又不留成斜槎時可于墻中引出陽槎或在墻的灰縫中預埋拉結筋，每道不少于2根。F、接槎時必須將表面清理干凈，澆水濕潤，填實砂漿，保持灰縫平直。G、磚墻按圖紙要求每50mm設置26鋼筋與構造柱拉結，具體要求見結

55、構總說明。H、施工時需留置臨時洞口，其側邊離交接處的墻面不少于500mm，頂部設邊梁。4、鋼筋工程 = 1 * GB2 凡進場鋼筋須具備材質證明，原材料須取樣試驗，經復試合格后方可使用。 = 2 * GB2 鋼筋綁扎前應仔細對照圖紙進行翻樣，根據(jù)翻樣配料，施工前由工長對所管轄班組下發(fā)技術交底，準備施工工具，做好施工的準備工作。 = 3 * GB2 板中受力鋼筋搭接， = 1 * ROMAN I級鋼30d， = 2 * ROMAN II級鋼40d，搭接位置：上部鋼筋在跨中1/3范圍內，下部鋼筋在支座1/3范圍內。 = 4 * GB2 鋼筋保護層：基礎40mm，柱、梁30mm，板20mm。保護層采

56、用50mm50mm的水泥砂漿塊。板上部鋼筋用馬凳按梅花狀支起。 = 5 * GB2 所有鋼筋綁扎，須填寫隱檢記錄，質評資料及目檢記錄，驗收合格后方可進行下道工序。5、砼工程 = 1 * GB2 水泥進場后須做復試，經復試合格后由試驗室下達配合比。施工中嚴格掌握各種材料的用量，并在攪拌機前進行標識，注明每立方米、每盤用量。同時攪拌時，須車車進磅，做好記錄。 = 2 * GB2 澆筑前，對模板內雜物及油污、泥土清理干凈。 = 3 * GB2 投料順序：石子水泥砂子。 = 4 * GB2 本工程均采用插入式振搗器，一次澆筑厚度不宜超過振搗器作用部分長度的倍，搗實砼的移動間距不宜大于振搗器作用半徑的倍

57、。 = 5 * GB2 砼澆筑后1晝夜?jié)菜B(yǎng)護，養(yǎng)護期不少于7d，砼強度未達到MPa之前不得上人作業(yè)。6、模板工程 = 1 * GB2 本工程模板采用鋼木混合模板。模板支搭的標高、截面尺寸、平整度、垂直度應達到質量驗收標準，以滿足其鋼度，穩(wěn)定性要求。 = 2 * GB2 模板支撐應牢固可靠，安裝進程中須有防傾覆的臨時固定措施。 = 3 * GB2 本工程選用851脫模劑，每拆除一次模板經清理后涂刷脫模劑，再重新組裝，以保證砼的外觀質量。架子工程 = 1 * GB2 本工程采用雙排架子防護，外設立桿距墻2m，里皮距墻50cm，立桿間距，順水間距，間距不大于1m。 = 2 * GB2 架子底部夯實

58、，墊木板，綁掃地桿。 = 3 * GB2 為加強架子的穩(wěn)定性，每七根立桿間設十字蓋，斜桿與地面夾角60o。 = 4 * GB2 為防止腳平架外傾，與結構采用鋼性拉接，拉接點間距附和“垂四平六“的原則。 = 5 * GB2 外防護架用閉目式安全網進行封閉，兩平網塔接和網下口必須綁孔緊密。 = 6 * GB2 結構架子高出作業(yè)層1m，每步架子滿鋪腳手板，要求嚴密牢固并嚴禁探頭板。裝飾工程裝飾工程施工前，要組織質監(jiān)部門、建設、設計、施工單位四方參加的主體結構工程核驗收，對已完全體分部工程進行全面檢查、發(fā)現(xiàn)問題及時處理，清除隱患，并做好裝飾前材料、機具及技術準備工作。1、根據(jù)預算所需材料數(shù)量，提出材料

59、進場日期，在不影響施工用料的原則下，盡量減少施工用地，按照供料計劃分期分批組織材料進場。2、將墻面找方垂直線，清理基層，然后沖筋，按照圖紙要求，分層找平垂直，陰陽角度方正，然后拉線作灰餅。底子灰應粘結牢固，并用刮杠刮平，木抹子抹平。3、罩面應均勻一致，并應在終凝前刮平壓光，上三遍灰抹子。4、油漆、涂料施工：油漆工程施工時，施工環(huán)境應清潔干凈，待抹灰、樓地面工程全部完工后方可施工，油漆涂刷前被涂物的表面必須干燥、清潔，刷漆時要多刷多理不流墜，達到薄厚均勻，色調一致，表面光亮。墻面涂料基層要求現(xiàn)整，對縫隙微小孔洞，要用膩子找平，并用砂紙磨平。為了使顏色一致，應使用同一配合比的涂料，使用時涂料攪勻，

60、方可涂刷，接槎外留在陰陽角外必須保證涂層均勻一致表面不顯刷紋。樓地面工程樓地面工程只作50厚豆石砼墊層。做墊層必須先沖筋后做墊層，其平整度要控制在4mm以內，加強養(yǎng)護45天后，才能進行上層施工。10、層面工程1、屋面保溫層及找平層必須符合設計要求，防水采用防水卷材。2、做水泥砂漿找平層表面應平整壓光，屋面與女兒墻交接處抹成R150mm圓角。3、本工程屋面材料防水，專業(yè)性強，為保證質量，我們請專業(yè)人員作防水層。4、原材料在使用前經化驗合格后才能使用，不合格材料嚴禁使用。11、水、暖、電安裝工程 = 1 * GB2 管道安裝應選用合格的產品，并按設計放線，坡度值及坡向應符合圖紙和規(guī)范要求。 = 2