图像邻域与块运算

摘要

MATLAB7.0的工作环境包括当前工作窗口、命令历史记录窗口、命令控制窗口、图形处理窗口、当前路径选择菜单、程序编辑器、变量查看器、模型编辑器、GUI编辑器以及丰富的函数库和MATLAB附带的大量M文件。

在MATLAB图像处理中，有时并不需要对整个图像进行操作，而是对图像中的某一部分进行操作，即块操作。比如许多线性滤波操作和二进制图像均按照块操作方式实现。MATLAB的图像处理工具箱提供了多个专门用于图像块操作的函数，如dilate函数等。此外，工具箱提供的大量通用函数也适用于块操作。利用这些函数，用户可以进行各种块操作，包括滑动邻域操作和块处理操作。

关键词: MATLAB图像处理滑动邻域操作块处理操作

目录

1课程设计目的 (1)

2课程设计要求 (2)

3 MATLAB 及其图像处理工具箱 (3)

3.1 MATLAB的广泛应用 (4)

3.2 MATLAB软件系统构成 (5)

3.3 MATLAB语言 (5)

3.4 MATLAB中的傅里叶变换函数[2] (6)

3.5 MATLAB GUI设计工具简介 (7)

3.6 GUI开发环境 (9)

3.7 GUIDE菜单编辑工具 (9)

4 图像邻域与块处理 (10)

4.1 块处理操作 (10)

4.2 滑动邻域操作 (11)

4.3 分离块操作 (13)

4.4 滑动邻域操作程序 (15)

4.5 分离块处理操作程序 (16)

5 总结和体会 (19)

参考文献 (20)

1课程设计目的

1)掌握matlab的基本操作和函数的实用

2)掌握二值图像滑动邻域操作、分离块操作的基本方法

3)编程实现滑动邻域操作、分离块操作

2课程设计要求

1) 使用nlfilter函数进行图像滑动邻域操作，并观察操作后图像的变化。

2) 使用blkproc函数进行图像分离块操作，观察操作后的图像变化情况。

3) 在程序开发时，必须清楚主要实现函数目的和作用，需要在程序书写时做适当注释说明，理解每一句函数的具体意义和使用范围。

4) 分析和对比处理前后的图像，能看出彩色增强效果，得出相应结论。

3 MATLAB及其图像处理工具箱

Matlab是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便、界面良好的用户环境。它还包括了Toolbox(工具箱)的各类问题的求解工具，可用来求解特定学科的问题。其特点是：[1，2，4]

(1) 可扩展性：Matlab最重要的特点是易于扩展，它允许用户自行建立指定功能的M文件。对于一个从事特定领域的工程师来说，不仅可利用Matlab 所提供的函数及基本工具箱函数，还可方便地构造出专用的函数。从而大大扩展了其应用范围。当前支持Matlab的商用Toolbox(工具箱)有数百种之多。而由个人开发的Toolbox则不可计数。

(2) 易学易用性：Matlab不需要用户有高深的数学知识和程序设计能力，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。

(3) 高效性：Matlab语句功能十分强大，一条语句可完成十分复杂的任务。如fft语句可完成对指定数据的快速傅里叶变换，这相当于上百条C语言语句的功能。它大大加快了工程技术人员从事软件开发的效率。据MathWorks公司声称，Matlab软件中所包含的Matlab源代码相当于70万行C代码。

3.1 MATLAB的广泛应用

由于Matlab具有如此之多的特点，在欧美高等院校，Matlab已成为应用于线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具：在研究单位、工业部门，Matlab也被广泛用于研究和解决各种工程问题。当前在全世界有超过40万工程师和科学家使用它来分析和解决问题[4]。

Matlab作为科学计算软件，主要适用于矩阵运算和信息处理领域的分析设计，它使用方便、输入简捷，运算高效、内容丰富，并且有大量的函数库可提供使用，与Basic，C和Fortran相比，用Matlab编写程序，其问题的提出和解决只需要以数学方式表达和描述，不需要大量繁琐的编程过程。利用Matlab软件并通过计算机仿真光学空间滤波实验过程的新方法,其特点是：既可以随意改变所设计滤波器的参量，又可以对输入图像进行振幅、相位或复合滤波，并且可实现傅里叶变换频谱中相位信息的提取、存储和利用，因而能够完成一般光学实验中往往难以实现的某些操作.并分别给出了网格滤波、低通、高通及相位滤波等仿真实验结果。这种仿真实验给光学滤波器的设计和图象处理带来很大方便，同时也为相关器件的设计提供了一条新的途径[3]。

3.2 MATLAB 软件系统构成

MATLAB 软件主要包括主包、Simulink 和工具箱三大部分组成。下图为MATLAB 界面：

3.3 MATLAB 语言

MATLAB 可以认为是一种解释性语言，可以直接在MATLAB 命令窗口键入命令，也可以在编辑器内编写应用程序，这样MATLAB 软件对命令或程序中各条语句进行翻译，然后在MATLAB 环境下对它进行处理，最后返回运算结果。 MATLAB 语言的基本语句结构为： 变量名列表=表达式

其中等号左边的变量名列表为MATLAB 语句的返回值，等号右边是表达式的定义，它可以是MATLAB 允许的矩阵运算，也可以使函数调用。

等号右边的表达式可以由分号结束，也可以由逗号或回车结束，但他们的含义是不同的，如果用分号结束，则左边的变量结果将不在屏幕上显示出来，否则将把结果全部显示出来。

MATLAB 语言和C 语言有所不同，在调用函数式MATLAB

允许一次返回