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图像增强是指根据特定的需要突出图像中的重要信息,同时减弱或去除不 需要的信息。从不同的途径获取的图像,通过进行适当的增强处理,可以将原 本模糊不清甚至根本无法分辨的原始图像处理成清晰的富含大量有用信息的 可使用图像,有效地去除图像中的噪声、增强图像中的边缘或其他感兴趣的区 域,从而更加容易对图像中感兴趣的目标进行检测和测量[4]。处理后的图像是 否保持原状已经是无关紧要的了,不会因为考虑到图像的一些理想形式而去有 意识的努力重现图像的真实度。图像增强的目的是增强图像的视觉效果,将原 图像转换成一种更适合于人眼观察和计算机分析处理的形式。它一般要借助人 眼的视觉特性,以取得看起来较好地视觉效果,很少涉及客观和统一的评价标. 准。增强的效果通常都与具体的图像有关系,靠人的主观感觉加以评价
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图像增强的研究及发展现
状毕业论文
目录
摘 要....................................................... 错误!未定义书签。
Abstract ..................................................... 错误!未定义书签。
第 1 章 绪论 ................................................................. 2
1.1 课题背景 ............................................................ 2
1.2 图像增强的研究及发展现状 ............................................ 4
1.3 论文工作容 .......................................................... 5
本章小结 ..................................................... 错误!未定义书签。
第二章 图像增强的基本理论 ................................................... 6
2.1 数字图像的基本理论 .................................................. 6
2.1.1 数字图像的表示 ................................................. 6
2.1.2 图像的灰度 ..................................................... 7
2.1.3 灰度直方图 ..................................................... 7
2.2 数字图像增强概述 ..................................................... 8
2.3 图像增强概述 ........................................................ 10
2.3.1 图像增强的定义 ................................................ 10
2.3.2 常用的图像增强方法 ............................................ 11
2.4 图像增强流程图 ..................................................... 13
本章小结 .................................................................... 14
第三章 图像增强方法与原理 ................................................... 15
3.1 图像变换 ............................................................ 15
3.1.1 离散图像变换的一般表达式 ...................................... 15
3.1.2 离散沃尔什变换 ................................................ 16
3.2 灰度变换 ............................................................ 17
3.2.1 线性变换 ...................................................... 18
3.2.2 分段线性变换 .................................................. 18
3.2.3 非线性变换 .................................................... 19
3.3 直方图变换 .......................................................... 20
3.3.1 直方图修正基础 ................................................ 20
3.3.2 直方图均衡化 .................................................. 22
3.3.3 直方图规定化 .................................................. 24
3.4 图像平滑与锐化 ...................................................... 25
3.4.1 平滑 .......................................................... 25
3.4.2 锐化 ......................................................... 26
本章小结 .................................................................... 28
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第四章 图像增强算法与实现 ................................................... 29
4.1 灰度变换 ............................................................ 29
4.2 直方图均衡化 ........................................................ 32
4.3 平滑算法 ............................................................ 33
4.4 锐化 ................................................................ 35
本章小结 .................................................................... 36
结 论...................................................................... 38
致 谢...................................................................... 39
参考文献 .................................................................... 41
附录 1 译文 ................................................................. 43
附录 2 英文参考资料 ........................................................ 51
附录 3 源程序代码 ........................................................... 67
第 1 章 绪论
在网络发展迅速的今天,Google可以搜索到与“image”一词有关的容有
五千多万条,然而,“image”至今还没有一个精确的定义。甚至在webster
词典中,“图像(image)”被等同于“图形(picture)”,被模糊的定义为“一
种对绘画或摄影的简单表示”。人类对于图像的认识和利用还停留在一个较低
的层次,对于图像处理技术甚至图像定义本身还需要更多更深入的研究
[1]
。
1.1 课题背景
数字图像处理技术是 20 世纪 60 年代随着计算机技术和 VLS(Very Large
Scale Integrator}的发展而产生、发展和不断成熟起来的一个新兴技术领域,
它在理论上和实际应用中都取得了巨大的成就
[1]
。
视觉是人类最重要的感知手段,图像又是视觉的基础。早期图像处理的目
的是改善图像质晕,它以人为对象,以改善人的视觉效果为目的。图像处理中
输入的是质量低的图像,输出的是改善质量后的图像。常用的图像处理方法有
图像增强、复原、编码、压缩等。首次获得成功应用的是美国喷气推进实验室
(JPL)。他们对航天探测器徘徊者 7 号在 1964 年发回的几千月球照片进行图
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像处理,如:几何校正、灰度变换、去除噪声,并考虑了太阳位和月球环境的
影响,由计算机成功地绘出月球表面地图,获得了巨大的成功。随后又对探测
飞船发回的近十万照片进行更为复杂的图像处理,获得月球的地形图、彩色图
及全景镶嵌图,为人类登月创举奠定了坚实的基础,也推动了数字图像处理这
门学科的诞生。在以后的宇航空间技术探测研究中,数字图像处理技术都发挥
巨大的作用
[11]
。
数字图像处理技术取得的另一个巨大成就是在医学上。1972 年英国 EMI
公司工程师 Housfield 发明了用于头颅诊断的 X 射线计算机断层摄影装置,也
就是我们通常所说的 CT(Computer Tomograph),CT 的基本方法是根据人的头
部截面的投影,经计算机处理来重建截面图像,称为图像重建。1975 年 EMI
公司又成功研制出全身用的 CT 装置,获得了人体各个部位鲜明清晰的断层图
像。1979 年,这项无损伤诊断技术被授予诺贝尔奖,以表彰它对人类做出的
划时代贡献。
从 20 世纪 70 年代中期开始,随着计算机技术和人工智能、思维科学研究
的迅速发展,数字图像处理技术向更高、更深层次发展。人们已开始研究如何
用计算机系统解释图像,类似人类视觉系统理解外部世界,这被称为图像理解
或计算机视觉。很多国家,特别是发达国家投入更多的人力、物力到这项研究,
取得了不少的重要的研究成果。其中代表性的成果是 70 年代末 MIT 的 Marr
提出的视觉计算理沦,这个理论成为计算机视觉领域其后十多年的主导思想
[3]
。
20 世纪 80 年代末期,人们开始将其应用于地理信息系统,研究海图的自
动读入、自动生成方法。数字图像处理技术的应用领域不断拓展。
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数字图像处理技术的大发展是从 20 世纪 90 年代初开始的。自 1986 年以
来,小波理论和变换方法迅速发展,它克服 r 傅里叶分析不能用于局部分析等
方面的不足之处,被认为是调和分析半个世纪以来工作之结晶。Ma11at 于 1988
年有效地将小波分析应用于图像分解和重构。小波分析被认为是信号,图像分
析在数学方法上的重大突破。随后数字图像处理技术迅猛发展,到目前为止,
图像处理在图像通讯、办公自动化系统、地理信息系统、医疗设备、卫星照片
传输及分析和工业自动化领域的应用越来越多。
进入 21 世纪,随着计算机技术的迅猛发展和相关理论的不断完善,数字
图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就。属于
这些领域的有航空航天、生物医学、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化
艺术等。该技术成为一门引人注目、前景远大的新学科。
1.2 图像增强的研究及发展现状
图像增强是指根据特定的需要突出图像中的重要信息,同时减弱或去除不
需要的信息。从不同的途径获取的图像,通过进行适当的增强处理,可以将原
本模糊不清甚至根本无法分辨的原始图像处理成清晰的富含大量有用信息的
可使用图像,有效地去除图像中的噪声、增强图像中的边缘或其他感兴趣的区
域,从而更加容易对图像中感兴趣的目标进行检测和测量
[4]
。处理后的图像是
否保持原状已经是无关紧要的了,不会因为考虑到图像的一些理想形式而去有
意识的努力重现图像的真实度。图像增强的目的是增强图像的视觉效果,将原
图像转换成一种更适合于人眼观察和计算机分析处理的形式。它一般要借助人
眼的视觉特性,以取得看起来较好地视觉效果,很少涉及客观和统一的评价标
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准。增强的效果通常都与具体的图像有关系,靠人的主观感觉加以评价
[6]
。
图像增强处理的应用已经渗透到医学诊断、航空航天、军事侦察、指纹识
别、无损探伤、卫星图片的处理等领域。如对x射线图片、CT影像、窥镜图像
进行增强,使医生更容易从中确定病变区域,从图像细节区域中发现问题;对
不同时间拍摄的同一地区的遥感图片进行增强处理,侦查是否有敌人军事调动
或军事装备及建筑出现;在煤矿工业电视系统中采用增强处理来提高工业电视
图像的清晰度,克服因光线不足、灰尘等原因带来的图像模糊、偏差等现象,
减少电视系统维护的工作量。图像增强技术的快速发展同它的广泛应用是分不
开的,发展的动力来自稳定涌现的新的应用,我们可以预料,在未来社会中图
像增强技术将会发挥更为重要的作用
[5]
。
在图像处理过程中,图像增强是十分重要的一个环节。本文的主要容就是
围绕图像增强部分的一些基本理论和算法而展开。基于MATLAB的图像增强算法
研究。
1.3 论文工作容
图像增强的过程往往也是一个矛盾的过程:图像增强既希望去除噪声又增
强边缘。但是,增强边缘的同时会同时增强噪声,而滤去噪声又会使边缘在一
定程度上模糊,因此,在图像增强的时候,往往是将这两部分进行折中,找到
一个好的代价函数达到需要的增强目的。
传统的图像增强算法在确定转换函数时常是图像变换、灰度变换、直方图
变换、图像平滑与锐化、色彩增强等。常用的一些图像增强方法是学习图像增
强的基础,至今它们对于改善图像质量仍发挥着重要的作用。本文着重研究了
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Rocky006
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