图像锐化算法设计说明书

目录引言.............................................. 错误!未指定书签。

需求分析........................................... 错误!未指定书签。

任务与分析...................................... 错误!未指定书签。

测试数据........................................ 错误!未指定书签。

概要设计........................................... 错误!未指定书签。

一阶锐化的实现................................ 错误!未指定书签。

二阶锐化的实现................................ 错误!未指定书签。

一二阶混合锐化的实现.......................... 错误!未指定书签。

统计锐化的实现................................ 错误!未指定书签。

详细设计.......................................... 错误!未指定书签。

一阶锐化的设计................................ 错误!未指定书签。

二阶锐化的设计................................ 错误!未指定书签。

一二阶混合锐化的设计.......................... 错误!未指定书签。

统计锐化的设计................................ 错误!未指定书签。

调试分析........................................... 错误!未指定书签。

一阶锐化调试................................... 错误!未指定书签。

二阶锐化调试................................... 错误!未指定书签。

一二阶混合锐化调试............................. 错误!未指定书签。

统计锐化调试................................... 错误!未指定书签。

用户使用说明...................................... 错误!未指定书签。

测试结果.......................................... 错误!未指定书签。

结论.............................................. 错误!未指定书签。

致谢.............................................. 错误!未指定书签。

参考文献............................................ 错误!未指定书签。

摘要随着计算机的普及，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。

在图像增强过程中，通常利用各类图像平滑算法消除噪声，图像的常见噪声主要有加性噪声、乘性噪声和量化噪声等。

一般来说，图像的能量主要集中在其低频部分，噪声所在的频段主要在高频段，同时图像边缘信息也主要集中在其高频部分。

这将导致原始图像在平滑处理之后，图像边缘和图像轮廓模糊的情况出现。

为了减少这类不利效果的影响，就需要利用图像锐化技术，使图像的边缘变得清晰。

图像锐化处理的目的是为了使图像的边缘、轮廓线以及图像的细节变得清晰，经过平滑的图像变得模糊的根本原因是因为图像受到了平均或积分运算，因此可以对其进行逆运算(如微分运算)就可以使图像变得清晰。

本次训练中用数字微分锐化的方法通过实现微分算子来将图象锐化，通过实现不同的微分算子，得到对图象轮廓在不同程度上的提取。

关键词：图像处理；锐化；微分算子引言数字图像处理中图像锐化的目的有两个：一是增强图像的边缘，使模糊的图像变得清晰起来；这种模糊不是由于错误操作，就是特殊图像获取方法的固有影响。

二是提取目标物体的边界，对图像进行分割，便于目标区域的识别等。

通过图像的锐化，使得图像的质量有所改变，产生更适合人观察和识别的图像。

数字图像的锐化可分为线性锐化滤波和非线性锐化滤波。

如果输出像素是输入像素领域像素的线性组合则称为线性滤波，否则称为非线性滤波。

本次设计将用几个方法对图像进行锐化处理，从而比较几个方法的强弱。

需求分析本次课程设计的主要内容如下：、一阶微分锐化：构建一阶锐化加法函数，并实现锐化；、二阶微分锐化：实现拉普拉斯锐化；、一二阶混合锐化：一阶乘法和二阶加法混合的锐化算法实现；、统计锐化：沃利斯统计差分法等基于局部统计信息的锐化算法实现。

通过这几个方法对图像进行锐化处理，从而看出这几个锐化方法的优缺点以及方法的强弱。

任务与分析（一）一阶微分锐化建立一个一阶微分算子，利用该算子对原始图像进行一阶梯度提取，然后将提取后得到的图像与原始图像进行相加，从而实现对图像的锐化处理。

（二）二阶微分锐化使用拉普拉斯算子来对图像的锐化处理，其原理是：离散拉普拉斯所用的滤波器掩膜,用(如下)与原图进行卷积，得到中心像素点与邻域像素点的差值。

（三）一二阶混合锐化混合空间增强是一种结合一阶和二阶微分的图像锐化处理的技术方法，混合空间增强法是综合了二者的长处的一种锐化方法。

（四）统计锐化以及测试数据图原图图图片∑∈-=snmnmfnmfNnm,22)],(),([1),(σ)],(),([),(nmfnmfknmf-=概要设计一阶锐化的实现一阶锐化的实现，利用算子进行运算，其中锐化算子计算公式如下：2/122)},(),({j i d j i d S y x +=其模板：其原理图为：图 一阶流程图二阶锐化的实现⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=101202101x d ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=121000121y d二阶微分锐化其算法为：将其写成模板系数形式形式即为拉普拉斯算子：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----=010*******H其原理图为：用与原图进行卷积与原图相加图 二阶流程图一二阶混合锐化的实现一二阶混合锐化是通过利用算子和拉普拉斯算子经过一系列的变化实现锐化。

一二阶混合锐化也是就混合空间增强法，它是综合了二者的长处的一种锐化方法。

其原理图为：原图图最终锐化后 图像图 一二阶混合流程图统计锐化的实现统计锐化是通过对一二阶锐化方法的改进所得到的图像。

主要利用（）及 这两个公式实现对图像的锐化。

其原理图为：图统计锐化流程图详细设计一阶锐化的设计对于一阶锐化方法，有许多可以利用的算子，在实际的操作中，我们使用算子来描述二维的一阶差分。

算子是一阶导数的边缘检测算子，在算法实现过程中，通过×模板作为核与图像中的每个像素点做卷积和运算，然后选取合适的阈值以提取边缘。

采用×邻域可以避免在像素之间内插点上计算梯度。

算子也是一种梯度幅值，即：2/122)},(),({j i d j i d S y x +=其中的偏导数x d 和y d 可用卷积模板来实现。

通过算子对图像进行一阶提取后然后与原图像相加，从而实现一阶微分运算。

代码如下： (''); (); (); ('原图');(,':\\\实验效果图\一阶锐化原图'); (); 把图像数据类型转换为类型 [](); []; []; (); (); ();()((())^(())^);;;;;.*;();();('算子相加后的结果');(,':\\\实验效果图\时,一阶锐化图');(,':\\\实验效果图\时,一阶锐化图');(,':\\\实验效果图\时,一阶锐化图');(,':\\\实验效果图\时,一阶锐化图');二阶锐化的设计图像锐化处理的作用是使灰度反差增强，从而使模糊图像变得更加清晰。

由于拉普拉斯是一种微分算子，它的应用可增强图像中灰度突变的区域，减弱灰度的缓慢变化区域。

因此，锐化处理可选择拉普拉斯算子对原图像进行处理，产生描述灰度突变的图像，再将拉普拉斯图像与原始图像叠加而产生锐化图像。

代码如下：('图片');[]();();;()*()[()()()()];;;()*()[()()()()()()()()];;;();();();('原图');(,':\\\实验效果图\二阶锐化原图');();();('锐化处理后的图');(,':\\\实验效果图\二阶(中心为)锐化效果图'); (,':\\\实验效果图\二阶(中心为)锐化效果图');一二阶混合锐化的设计一二阶混合锐化是对问题一和问题二的结合，主要通过以下几个步骤实现：（1）利用算子对原始图像进行一阶梯度提取，得到图；（2）对图做领域均值平滑，得到图；（3）利用拉普拉斯算子（邻域系统是）对原始图像进行锐化，得到图；（4）图和图进行相乘，得到图；（5）图与原始图像相加，得到图；（6）最后对图进行亮度和灰度的调整，得到最终图像。

代码如下：('图片');[]();();();('原始图像');(,':\\\实验效果图\一二阶混合锐化原图');(); 把图像数据类型转换为类型[];[];();();();()((())^(())^);();();('用算子处理后的梯度图像');(,':\\\实验效果图\一二阶混合处理后的梯度图像'); ();()(()());();()(()());()();()();();();();('领域均值平滑后的图像');(,':\\\实验效果图\一二阶混合领域均值平滑()后的图像'); (,':\\\实验效果图\一二阶混合领域均值平滑()后的图像'); [];();();();('拉普拉斯变换后的图像');(,':\\\实验效果图\一二阶混合拉普拉斯变换后的图像');; ();();()('相加后得到的锐化图像');(,':\\\实验效果图\一二阶混合相加后得到的锐化图像');.* ;();();('相乘后形成的掩蔽图像');(,':\\\实验效果图\一二阶混合相乘后形成的掩蔽图像');;();();();('原图与掩蔽图像之和的到的图像');(,':\\\实验效果图\一二阶混合原图与掩蔽图像之和的图像');;;.*.^;();();('最后得到的图像');(,':\\\实验效果图\一二阶混合最后得到的图像'); 统计锐化的设计统计锐化是对问题三的改进所得，主要通过以下几个步骤实现：（1）利用对原始图像进行一阶梯度提取，得到图；（2）对图做高斯平滑，得到图；（3）利用高频成分叠加法对原始图像进行锐化，得到图；（4）图和图进行相乘，得到图；（5）图与原始图像相加，得到图；（6）最后对图进行亮度和灰度的调整，得到最终图像。