0 引言

0 引言

MATLAB是MathsWorks公司的商业软件。从1984年推出至今,经过不断的完善与发展,已成为覆盖多个学科的国际公认优秀的数值计算仿真软件。许多复杂的计算问题只需短短几行代码就能在MATLAB中实现。论文格式。作为一个跨平台软件,MATLAB已推出Unix, Windows,和Mac等十多个操作系统的版本,大大方便了在不同操作系统平台下的研究工作,目前基于Windows系统的最新版本是MATLAB7.0,它秉承以往版本的优点并且人机界面友好,非常容易使用。MATLAB语法结构简单，具有高质量的图形可视化效果和强大的界面设计能力，因而在数字图像处理中有着其他语言所无法比拟的优势，已成为近几年来国内外处理图像使用最为广泛的优秀科技软件之一。论文格式。本文在MATLAB7.0及其图象处理工具箱的基础上,介绍MATLAB在图象处理与研究中的应用。

1 MATLAB概述

MATLAB是Matrix Laboratory的缩写,事实上MATLAB既表示一种交互式的数值计算软件,又表示一门高级科学计算语言。MATLAB语言是一种直译式语言,其语法规则非常类似BASIC语言,有编程基础的人很快就可以熟悉并使用它[1]。它把计算、图示和编程集成到一个易用的交互式环境中,用大家熟悉的数学表达式来描述问题和求解方法从而使许多用C或FOR-TRAN实现起来十分复杂费时的问题用MATLAB可以轻松解决。

MATLAB的典型应用包括:数学计算、算法研究、数据分析和可视化、建模与仿真等。其最重要的功能就是进行矩阵的数值运算,它的数值分析、模拟与运算功能非常强大,而且程序结构完整,具有很强的平行移植性。因此,在图像处理、自动控制、语音处理、信号分析等工业领域,MATLAB是研究、开发和分析首选的计算工具。其图像处理工具箱( ImageProcessing Toolbox)提供了将近200种最基本的图像处理函数,利用这些图像处理工具箱,结合其强大的数据处理能力,我

们可不必关心图像文件的格式、读写、显示等细节,而把精力集中在算法研究上,大大提高了工作效率。同时,在测试这些算法时既可方便地得到统计数据,又可得到直观图示。

2 利用MATLAB实现图像增强

图像增强技术主要有空域增强和频域增强技术两种：

2.1 空域增强技术

空域法是在原图像上直接进行数据运算,主要是对图像中的各个像素点进行操作。常用的空域增强方法有灰度变换、灰度直方图均衡化。

1.灰度变换

灰度变换是对图像像素灰度值进行修正，使图像灰度值动态范围加大,对比度扩展,成像均匀清晰,达到改善图像质量的目的。用Matlab编程,可以将图像的灰度值调整到一个指定的范围。对图pout.tif进行灰度变换的程序[2]如下%读入并显示原始图像

I=imread ('pout.tif');

imshow(I);I=double(I);[M,N]=size(I);

%进行线性灰度变换

for i=1:M

for j=1:N

if I(i,j)<=30

I(i,j)=I(i,j);

else if I(i,j)<=150

I(i,j)=(200-30)/(150-30)*(I(i,j)-30)+30;

else

I(i,j)=(255-200)/(255-150)*(I(i,j)-150)+200;

end

end

end

%显示变换后的结果

figure(2);imshow(I);

运行结果如图1所示

（a）原图（b）灰度变换后

图1 Pout原图与灰度变换后的图像

2.灰度直方图均衡化

灰度直方图(histogram)是灰度级的函数,描述图像中每种灰度级像素的个数,反映图像中每种灰度出现的频率。横坐标是灰度级,纵坐标是灰度级出现的频率。用均衡化的方法把原始图像不均衡的直方图变换为均匀分布的形式，增加灰度值的动态范围，达到增强图像整体对比度的效果。以原图circuit.tif为例，执行灰度直方图均衡化的代码如下：

I=imread('circuit.tif');

figure; subplot(221);imshow(I);subplot(222);imhist(I)

I1=histeq(I);

figure;subplot(221);imshow(I1);subplot(222);imhist(I1)

执行后的效果如图2所示

图2 直方图均衡化

2.2 频域增强技术

频域法是从另外一个角度来分析图像信号的特性。即首先将图像从空间域变换到频域,然后进行各种各样的处理,再将所得到的结果进行反变换,从而达到图

像处理的目的。

1.采用巴特沃斯低通滤波器去噪。一般图像的边缘和噪声对应与傅立叶变换中的高频部分,所以能够让低频信息通过同时滤掉高频分量,因而此技术能够平滑图像,去除噪声。论文格式。

2.采用巴特沃斯高通滤波器对图像锐化处理。由于图像中灰度发生骤变的部分与其频谱高频分量相对应,可以采用高通滤波器衰减或抑制低频分量,使高频分量畅通并能够对图像进行锐化处理。所以低通滤波后让高频信息通过,在像面上显示了图像的细节,图像边缘部分得到加强。

3.利用小波变换获得图像增强。利用小波变换对图像进行二尺度分解,对感兴趣的部分进行增强。对低频系数进行放大,对高频系数进行缩小,可以有效去除图像的噪声、增强图像轮廓。

对加入椒盐噪声的图像eight.tif作巴特沃斯低通滤波，程序如下

I=imread ('eight.tif');

J=imnoise(I,'salt & pepper',0.02); %给原图像加入椒盐噪声，如图（a）所示

subplot(121);imshow(J);title('含有椒盐噪声的图像');J=double(J);

%采用傅立叶变换