I
摘 要
数字图像处理是一门新兴技术,随着计算机硬件的发展,数字图像
的实时处理已经成为可能,由于数字图像处理的各种算法的出现,使得
其处理速度越来越快,能更好的为人们服务。数字图像处理是一种通过
计算机采用一定的算法对图形图像进行处理的技术。数字图像处理技术
已经在各个领域上都有了比较广泛的应用。图像处理的信息量很大,对
处理速度的要求也比较高。MATLAB 强大的运算和图形展示功能,使图像
处理变得更加的简单和直观。本文介绍了 MATLAB 语言的特点,基于
MATLAB 的数字图像处理环境,介绍了如何利用 MATLAB 及其图像处理工
具箱进行数字图像处理,并通过一些例子来说明利用 MATLAB 图像处理工
具箱进行图像处理的方法。主要论述了利用 MATLAB 实现图像增强、二值
图像分析等图像处理。
关键词:MATLAB,数字图像处理,图像增强,二值图像
II
Abstract
Digital image processing is an emerging technology, with the
development of computer hardware, real-time digital image processing has
become possible due to digital image processing algorithms to appear,
making it faster and faster processing speed, better for People
services .Digital image processing is used by some algorithms computer
graphics image processing technology. Digital image processing technology
has been in various areas have a relatively wide range of applications. Image
processing large amount of information on the processing speed requirement
is relatively high. MATLAB powerful computing and graphics display
capabilities, so that image processing becomes more simple and intuitive.
This paper introduces characteristics of MATLAB language and this
MATLAB-based digital image processing environment, describes how to use
the MATLAB Image Processing Toolbox for its digital image processing,
and through some examples to illustrate the use of MATLAB Image
Processing Toolbox for image processing method. Mainly discusses the use
of MATLAB for image enhancement,2-numeric image and other image
processing technologies.
Keywords: MATLAB, digital image processing, image enhancement,
2-numeric image
i
目 录
1 绪论 .......................................................1
1.1 课题研究目的及意义 ...................................1
1.2 国内外研究现状 .......................................2
1.3 本课题研究工作与结构安排 .............................3
2 数字图像处理的简介 .........................................4
2.1 什么是数字图像 .......................................4
2.2 数字图像处理概述 .....................................6
2.2.1 基本概念 ........................................6
2.2.2 研究内容 ........................................6
2.2.3 基本特点 ........................................8
2.2.4 主要应用 ........................................9
2.3 图像处理文件格式 ....................................10
2.3.1 MATLAB 图像文件格式 ............................10
2.3.2 图像类型 .......................................11
3 MATLAB 基本知识介绍 .......................................13
3.1 MATLAB 的概述 ........................................13
3.2 MATLAB 产生的历史背景 ................................13
3.3 MATLAB 语言的特点 ....................................15
3.4 MATLAB 在图像处理中的应用 ............................17
4 图像增强 ..................................................19
4.1 空域变换增强 ........................................19
4.1.1 增强对比度 .....................................19
4.1.2 图像求反 .......................................21
4.2 空域滤波增强 ........................................23
ii
4.2.1 基本原理 .......................................23
4.2.2 线性平滑滤波器 .................................24
4.2.3 非线性平滑滤波器 ...............................25
4.2.4 线性锐化滤波器 .................................26
4.3 频域增强 ............................................28
4.3.1 基本原理 .......................................28
4.3.2 低通滤波 .......................................29
4.3.3 高通滤波 .......................................30
5 二值图像分析 ..............................................33
5.1 引言 ................................................33
5.2 二值形态学的基本运算 ................................34
5.2.1 膨胀 ...........................................34
5.2.2 腐蚀 ...........................................35
5.3 二值分析进行图像处理综合应用 ........................36
5.3.1 噪声滤除 .......................................36
5.3.2 边界提取 .......................................38
6 总结与展望 ................................................41
6.1 总结 ................................................41
6.2 展望 ................................................41
致谢 ........................................................42
参考文献 ....................................................43
1
1 绪论
本章简略介绍课题的研究目的及意义,该课题国内外研究现状以及
论文内容安排等。
1.1 课题研究目的及意义
数字图像处理(Digital Image Processing),就是利用数字计算机
或者其他数字硬件,对从图像信息转换而得到的电信号进行某些数学运
算,以提高图像的实用性。例如从卫星图片中提取目标物的特征参数,
三维立体断层图像的重建等。总的来说,数字图像处理包括点运算、几
何处理、图像增强、图像复原、图像形态学处理、图像编码、图像重建、
模式识别等。
由于计算机处理能力的不断增强,数字图像处理学科在飞速发展的
同时,也越来越广泛地向许多其他学科快速交叉渗透,使得图像作为信
息获取以及信息的利用等方面也变得越来越重要。目前数字图像处理的
应用越来越广泛,已经渗透到工业、医疗保健、航空航天、军事等各个
领域,在国民经济中发挥越来越大的作用。
MathWorks 公司推出的 MATLAB 软件是学习数理知识的好帮手。应用
MATLAB 友好的界面和丰富、实用、高效的指令及模块,可以使人较快地
认识、理解图像处理的相关概念,逐步掌握图像信号处理的基本方法,
进而能够解决相关的工程和科研中的问题。
图像是人类获取和交换信息的主要来源,因此,图像处理的应
用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。随着人类活动范围
的不断扩大,图像处理的应用领域也将随之不断扩大,已在国家安
全、经济发展、日常生活中充当越来越重要的角色,对国计民生的作
用不可低估。