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基于MATLAB的图像滤波中值算法研究.docx
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基于 MATLAB 的图像滤波中值算法研究
摘 要
使用一种图像处理的语言—MATLAB 语言,利用它所具有的图像处理工具
箱,对图像进行中值滤波技术处理。结果表明,利用MATLAB 语言对加噪图像
进行滤波处理,具有速度快、编程简单、处理效果好的特点,且大大节省了编程
时间,缩短了编程周期。
在目前的研究基础上结合 MATLAB 编程软件以及图像滤波等相关知识,对
图像处理工具箱进行图像滤波算法的研究与分析得出一些中值滤波特殊算法,并
运用实例进行深入论证。
关键词:MATLAB 语言,图像处理,图像滤波,中值滤波
I
MATLAB-based
Algorithm For Image Filtering In Value
Abstract
Using an image processing language — MATLAB, take advantage of its image
processing Toolbox, image, median filtering technology processing-the result shows
that using MATLAB on noise in an image, with a median filter processing speed,
programming, better features, and less programming time, reducing the programming
cycle.
In the present study, based on the combined with MATLAB programming
software and image filtering and other related knowledge, On the image processing
Toolbox for image filtering algorithm and analysis have median filter special
algorithm, and use an instance of the in-depth evaluation.
Key Words:MATLAB language;
; image processing; median
image filtering
filtering
II
目录
1 绪 论..........................................................................................................................4
1.1 选题的背景及研究状况......................................................................................4
1.2 MATLAB在图像滤波中应用的意义 ................................................................4
1.3 主要研究内容、方法与思想.............................................................................4
2 MATLAB和图像滤波器的知识 ...............................................................................5
2.1 MATLAB概况 ....................................................................................................5
2.1.1 MATLAB的发展及其特点 .....................................................................5
2.1.2 MATLAB的主要功能 .............................................................................8
2.2 图像滤波的概述..................................................................................................9
2.3 常见滤波器的应用比较...................................................................................10
3 MATLAB中值滤波算法及其改进算法 .................................................................12
3.1 经典中值滤波算法...........................................................................................12
3.1.1 中值滤波的基本原理.............................................................................12
3.1.2 中值滤波的主要特性.............................................................................13
3.1.3 中值滤波算法.........................................................................................13
3.1.4 中值滤波算法步骤.................................................................................14
3.1.5 中值滤波算法改进.................................................................................14
3.2 MATLAB中值滤波的基本原理 ......................................................................15
3.3 利用 MATLAB实现图像自适应中值滤波 ....................................................16
3.4 自适应中值滤波与 7×7 中值滤波效果比较 ..................................................18
3.5 基于噪声个数判断的中值滤波算法................................................................19
3.6 改进型中值滤波算法........................................................................................20
3.6.1 小波软阈值算法.....................................................................................21
3.6.2 小波硬阈值算法.....................................................................................22
3.6.3 基于噪声个数判断的改进型中值滤波.................................................23
4 结 论........................................................................................................................26
参考文献......................................................................................................................27
致 谢.......................................................................................... 错误!未定义书签。
III
1 绪 论
1.1 选题的背景及研究状况
图像采集过程中,不可避免的会产生噪声。这些噪声恶化了图像质量,使图
像模糊,甚至淹没和改变特征,给图像分析和识别带来困难,因此常采用滤波的
方法来消除噪声。噪声信号的滤除主要有线性滤波和非线性滤波。线性滤波方法
一般具有低通特性,而图像边缘信息对应于高频信号,因此线性滤波方法会导致
图像边缘变模糊。中值滤波是一种较少边缘模糊的非线性滤波方法,不仅能够去
除或者减少随机噪声和脉冲干扰,还能较好地保留图像边缘信息。但是标准的中
值滤波方法,需要进行大量的排序工作,计算量很大。因此我们对标准中值滤波
也在进行不但断的改进。
1.2MATLAB 在图像滤波中应用的意义
应用 MATLAB 语言对图像进行滤波等一系列处理时具有编程简单、操作
方便、处理速度快等特点。MATLAB 语言的图像处理工具箱的功能非常强大,图
像处理中经常用到的技术和方法在这个工具箱都可以实现。所以,在对图像进行
处理时,可以充分利用 MATLAB的图像处理工具箱,使图像处理工作者可以从
烦琐的编程工作中解脱出来。因此应用 MATLAB语言对图像进行滤波并对其算
法进行改进具有重要意义
。
1.3 主要研究内容、方法与思想
研究内容:利用 MATLAB中图像处理工具箱进行中值滤波,研究与分析得
出一些特殊算法,并比较各种算法的可行性。
研究方法与思路:基于目前 MATLAB中值滤波算法的基础上,对图像处理
工具箱进行图像滤波算法的研究与分析得出一些特殊算法及应用。并运用实例进
行深入论证,通过实际编程实验的持股各种滤波的特性,对其进行比较,已达到
4
理论与实例应用融会贯通。
2MATLAB 和图像滤波器的知识
2.1MATLAB 概况
2.1.1 MATLAB 的发展及其特点
随着计算机性能的不断提高,人们发现过程上的许多问题可以通过计算机强
大的计算功能来辅助完成。如此一来,MATLAB 软件强大的运算核心开始被关
注。经过近 20 年的发展,MATLAB的核心被进一步完善和强化,同时许多过程
领域的专业人员也开始用 MATLAB构造本领的专门辅助工具,这些工具后来便
发展为 MATLAB的各种工具箱。特别一提的是,MATLAB是一种开放式的软件,
任何人通过一定的程序都可以将自己开发的优秀的应用程序集加入到 MATLAB
工具的行列中。这样,许多领域前沿的研究者和科学家都可以将自己的成果集成
到 MATLAB 之中,被全人类继承和利用。因此,我们现在看到的 MATLAB 才
会如此强大和丰富。
MATLAB诞生在 20 世纪 70 年代,它的编写者是 Cleve Moler 博士和他的同
事。1984 年,Cleve Moler 和 John Little 成立 Math Works 公司,正式把 MATLAB
推向市场,并继续进行 MATLAB的开发。从此时开始,他们又推出了许多新版
本,每一次版本的推出都使 MATLAB有了长足的进步,界面越来越友好,内容
越来越丰富,功能越来越强大。它的帮助信息采用超文本格式和 FDF 格式,可
以很方便地阅读。MATLAB 长于数值的计算,能处理大量的数据,而且效率比
较高。MATLAB 产品族支持研究从概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现
的理想的集成环境。无论是进行科学研究还是产品开发,MATLAB 产品族都是
必不可少的工具。MATLAB 产品族可用来进行:数据分析、数值和符号计算、
工程与科学绘图、控制系统设计、数字图像信号处理、财务工程、建模、仿真、
原型开发、应用开发、图形用户界面设计等。MATLAB 产品族广泛地应用于包
括信号与图像处理、控制系统设计、通信、系统仿真等诸多领域。开放式的结构
使 MATLAB产品族和容易针对特定的需求进行扩充,从而在不断深化对问题的
5
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