圖像增強處理技術在圖像處理中的應用

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1、2012.12.《圖像處理》課程考核報告基于MATLAB的數(shù)字圖像處理與分析——圖像增強處理技術在圖像處理中的應用完成日期2012.121引言數(shù)字圖像處理（digitalimageprocessing），是利用數(shù)字計算機原理或者其他數(shù)字硬件。對圖像信息轉(zhuǎn)換而得到的電信號進行某些數(shù)學運算，以提高圖像的實用性。數(shù)字圖像處理包括運算、幾何處理、圖像增強、圖像編碼、圖像重建、模式識別等[1]。增強圖像中的有用信息，它可以是一個失真的過程，其目的是要改善圖像的視覺效果，針對給定圖像的應用場合，有目的地強調(diào)圖像的整體或局部特性，將原來不清晰的圖像變得清晰或強

2、調(diào)某些感興趣的特征，擴大圖像中不同物體特征之間的差別，抑制不感興趣的特征，使之改善圖像質(zhì)量、豐富信息量，加強圖像判讀和識別效果，滿足某些特殊分析的需要。圖像增強可分成兩大類：頻率域法和空間域法。前者把圖像看成一種二維信號，對其進行基于二維傅里葉變換的信號增強。采用低通濾波法，可去掉圖中的噪聲；采用高通濾波法，則可增強邊緣等高頻信號，使模糊的圖片變得清晰。具有代表性的空間域算法有局部求平均值法和中值濾波（取局部鄰域中的中間像素值）法等，它們可用于去除或減弱噪聲。圖像增強處理的主要方法有：對比度變換、空間濾波、色彩變換、多光譜變換、圖像運算等。本文將

3、選取部分方法中的不同算法，從灰度線性變化，直方圖均衡化以及空間平滑濾波器這三方面對圖像進行處理，并且分析不同算法的優(yōu)缺點[2]。2012.122課程設計要求2.1課程設計題目圖像增強處理技術在圖像處理中的應用2.2課程設計目的在課程教學和查閱相關文獻資料的基礎上，根據(jù)題目要求，選擇其中一個數(shù)字圖像處理技術專題，利用MATLAB軟件進行仿真和分析，并完成大作業(yè)報告。通過本次綜合設計，使學生對《圖像處理》課程中涉及的知識原理等方面有一定的感性認識和實踐操作能力，從而加深對本課程知識點的理解，使學生應用知識能力、設計能力、調(diào)試能力以及報告撰寫能力等方面

4、有顯著提高。2.3設計要求本設計的主要內(nèi)容包括掌握數(shù)字圖像處理基礎知識和利用MATLAB軟件進行編程，利用幾種常見的圖像增強算法對圖像進行處理，并對利用不同算法處理的圖像進行分析比較。具體要求包括以下幾個方面：（1）圖像增強技術理論知識學習和分析通過查找相關文獻與資料，熟悉圖像增強處理技術的基本理論知識，掌握圖像增強的方法以及相關算法的原理，了解圖像增強的作用以及其分析過程，確定采用圖像增強處理技術中的三種算法進行分析：灰度線性變化，直方圖均衡化以及空間平滑濾波器（2）利用MATLAB對上述過程進行仿真利用MATLAB軟件進行程序設計，編寫圖像處

5、理的程序，實現(xiàn)通過不同算法對圖像進行處理分析。（3）結果分析對利用不同算法進行增強處理后的多幅圖像進行分析。2012.123幾種空間域圖像增強技術基本原理3.1灰度線性變換基本原理通常經(jīng)輸入系統(tǒng)獲取的圖像信息中有因室外光照度不夠均勻會造成圖像灰度過于集中等灰度失真。因此在分析圖像前進行灰度變換是圖像增強處理中一種非?；A直接的空間域圖像處理方法?；叶茸儞Q是根據(jù)某種條件按一定變換關系逐點改變原圖像中每一個像素灰度值的方法。當圖像由于成像時曝光不足或過度，由于成像設備的非線性或圖像記錄設備動態(tài)范圍太窄等因素，都會產(chǎn)生對比度不足的弊病，使圖像中的細節(jié)分

6、辨不清。這時如將圖像灰度線性擴展，常能顯著改善圖像的主觀質(zhì)量[3]?；叶鹊木€性變換就是將圖像中所有的點按照線性灰度變換函數(shù)進行變換。該線性灰度變換函數(shù)f(x)是一個一維線性函數(shù)：f(x)=fA*x+fB灰度變換方程為：D2=f(D1)=fA*D+fB式中參數(shù)fA為線性函數(shù)的斜率，fB為線性函數(shù)的在y軸上的截距，D1為輸入圖像的灰度，D2為輸出的圖像灰度。當fA>1時，輸出的圖像的對比度增大；當fA<1時，輸出圖像的對比度將減?。划攆A=1且fB！=0時，操作僅僅使所有像素的灰度值上移或下移，其效果是使整個圖像更亮或更暗、函數(shù)圖像如圖3-1所示。圖

7、3.1線性灰度變換函數(shù)2012.12灰度變換通過對原圖像素值重新分配實現(xiàn)，目的是使圖像中表現(xiàn)較暗的像素值，通過灰度變換函數(shù)映射的方法使較暗的像素值增大，這樣圖像的亮度就提高了。增強處理并不能使原始圖像信息增加，其結果只能增強對某種信息的辨別能力，而這種處理有可能損失一些其他信息。但是，只要提高了圖像的視覺特性，增強圖像的目的就達到了[4]。3.2直方圖均衡化基本原理利用直方圖統(tǒng)計的結果，通過使圖像的直方圖均衡的方法稱為直方圖均衡化，可以達到增強圖像的顯示效果的作用。由于通過直方圖統(tǒng)計，可以觀察出，圖像中各種亮度所占的比例大都分布不均勻，設法增加在

8、直方圖統(tǒng)計中所占比例高的像素和其他占的比例少的像素之間的亮度差，可以提高圖像的顯示效果。簡單來說，直方圖增強的方法就是壓縮直方圖中比例少