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MATLAB课程设计报告图像处理.pdf
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一.课程设计相关知识综述......................................................................
1.1 研究目的及意义..........................................................................3
1.2 数字图像处理研究的内容...........................................................
1.3 MATLAB 软件的介绍..................................................................
1.3.1 MATLAB 语言的特点.........................................................
1.3.2 MATLAB 图像文件格式....................................................
1.3.3 MATLAB 图像处理工具箱简介........................................
1.3.4 MATLAB 中的图像类型....................................................
1.3.5 MATLAB 的主要应用........................................................
1.4 函数介绍........................................................................................
二.课程设计内容和要求...........................................................................
2.1 主要研究内容................................................................................
2.2 具体要求.......................................................................................
2.3 预期达到的目标...........................................................................
三.设计过程...............................................................................................
3.1 设计方案及步骤............................................................................
3.2 程序清单及注释...........................................................................
3.3 实验结果........................................................................................
四.团队情况................................................................................................
五.总结.......................................................................................................
六.参考文献...............................................................................................
一.课程设计相关知识综述.
1.1 研究目的及意义
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图像处理(image processing),用计算机对图像进行分析,以达到所需结果
的技术。又称影像处理。图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用工业相
机、摄像机、扫描仪等设备经过拍摄得到的一个大的二维数组,该数组的元素称
为像素,其值称为灰度值。图像处理技术的一般包括图像压缩,增强和复原,匹
配、描述和识别 3 个部分。 常见的系统有康耐视系统、图智能系统等,目前是
正在逐渐兴起的技术。
21 世纪是一个充满信息的时代,图像作为人类感知世界的视觉基础,是人
类获取信息、表达信息和传递信息的重要手段。数字图像处理,即用计算机对图
像进行处理,其发展历史并不长。数字图像处理技术源于 20 世纪 20 年代,当
时通过海底电缆从英国伦敦到美国纽约传输了一幅照片,采用了数字压缩技术。
首先数字图像处理技术可以帮助人们更客观、准确地认识世界,人的视觉系统可
以帮助人类从外界获取 3/4 以上的信息,而图像、图形又是所有视觉信息的载体,
尽管人眼的鉴别力很高,可以识别上千种颜色,但很多情况下,图像对于人眼来
说是模糊的甚至是不可见的,通过图象增强技术,可以使模糊甚至不可见的图像
变得清晰明亮。
1.2 数字图像处理研究的内容
数字图像处理(Digital Image Processing)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。
一.主要目的
(1)提高图像的视感质量,如进行图像的亮度、彩色变换,增强、抑制某些成
分,对图像进行几何变换等,以改善图像的质量。
(2)提取图像中所包含的某些特征或特殊信息,这些被提取的特征或信息往往
为计算机分析图像提供便利。提取特征或信息的过程是模式识别或计算机视觉的
预处理。提取的特征可以包括很多方面,如频域特征、灰度或颜色特征、边界特
征、区域特征、纹理特征、形状特征、拓扑特征和关系结构等。
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(3)图像数据的变换、编码和压缩,以便于图像的存储和传输。
不管是何种目的的图像处理,都需要由计算机和图像专用设备组成的图像处
理系统对图像数据进行输入、加工和输出。
二.常用方法
1)图像变换:由于图像阵列很大,直接在空间域中进行处理,涉及计算量很大。
因此,往往采用各种图像变换的方法,如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变
换等间接处理技术,将空间域的处理转换为变换域处理,不仅可减少计算量,而
且可获得更有效的处理(如傅立叶变换可在频域中进行数字滤波处理)。新兴研究
的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性,它在图像处理中也有着广
泛而有效的应用。
2 )图像编码压缩:图像编码压缩技术可减少描述图像的数据量(即比特数),以
便节省图像传输、处理时间和减少所占用的存储器容量。压缩可以在不失真的前
提下获得,也可以在允许的失真条件下进行。编码是压缩技术中最重要的方法,
它在图像处理技术中是发展最早且比较成熟的技术。
3 )图像增强和复原:图像增强和复原的目的是为了提高图像的质量,如去除
噪声,提高图像的清晰度等。图像增强不考虑图像降质的原因,突出图像中所感
兴趣的部分。如强化图像高频分量,可使图像中物体轮廓清晰,细节明显;如强
化低频分量可减少图像中噪声影响。图像复原要求对图像降质的原因有一定的了
解,一般讲应根据降质过程建立"降质模型",再采用某种滤波方法,恢复或重建
原来的图像。
4 )图像分割:图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。图像分割是将图
像中有意义的特征部分提取出来,其有意义的特征有图像中的边缘、区域等,这
是进一步进行图像识别、分析和理解的基础。虽然已研究出不少边缘提取、区域
分割的方法,但还没有一种普遍适用于各种图像的有效方法。因此,对图像分割
的研究还在不断深入之中,是图像处理中研究的热点之一。
5 )图像描述:图像描述是图像识别和理解的必要前提。作为最简单的二值图
像可采用其几何特性描述物体的特性,一般图像的描述方法采用二维形状描述,
它有边界描述和区域描述两类方法。对于特殊的纹理图像可采用二维纹理特征描
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述。随着图像处理研究的深入发展,已经开始进行三维物体描述的研究,提出了
体积描述、表面描述、广义圆柱体描述等方法。
6 )图像分类(识别):图像分类(识别)属于模式识别的范畴,其主要内容是图像
经过某些预处理(增强、复原、压缩)后,进行图像分割和特征提取,从而进行判
决分类。图像分类常采用经典的模式识别方法,有统计模式分类和句法(结构)模
式分类,近年来新发展起来的模糊模式识别和人工神经网络模式分类在图像识别
中也越来越受到重视。
1.3 MATLAB 软件的介绍
MATLAB(矩阵实验室)是 MATrix LABoratory 的缩写,是一款由美国
The MathWorks 公司出品的商业数学软件。MATLAB 是一种用于算法开发、
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。除了矩
阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外,MATLAB 还可以用来创建用户界面
及与调用其它语言(包括 C,C++和 FORTRAN)编写的程序。
尽管 MATLAB 主要用于数值运算,但利用为数众多的附加工具箱(Toolbox)
它也适合不同领域的应用,例如控制系统设计与分析、图像处理、信号处理与通
讯、金融建模和分析等。另外还有一个配套软件包 Simulink,提供了一个可视
化开发环境,常用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。
MATLAB 和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。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。
MATLAB 的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形
式十分相似,故用 MATLAB 来解算问题要比用 C,FORTRAN 等语言完成相同
的事情简捷得多,并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等软件的优点,MATLAB
成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对 C,FORTRAN,C++,JAVA
的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数
库中方便自己以后调用,此外许多的 MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程序,
用户可以直接进行下载就可以用。
1.3.1 MATLAB 语言的特点
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