基于MATLAB的圖像處理的基本運算設(shè)計

1、課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 劉志雄 專業(yè)班級： 通信0806 指導(dǎo)教師： 郭志強 工作單位： 武漢理工大學(xué) 題 目: 基于matlab的圖像處理的基本運算 初始條件：(1) 使用matlab軟件進行操作(2) 選擇一個圖像進行處理要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）（1）能夠?qū)D像亮度和對比度變化調(diào)整，并比較結(jié)果（2）編寫程序通過最近鄰插值和雙線性插值等算法將用戶所選取的圖像區(qū)域進行放大和縮小整數(shù)倍的和旋轉(zhuǎn)操作，并保存，比較幾種插值的效果（3）圖像直方圖統(tǒng)計和直方圖均衡，要求顯示直方圖統(tǒng)計，比較直方圖均衡后的效果。（4）對圖像加入各種噪聲，比較效果。

2、時間安排：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目 錄摘要1abstract21 matlab簡介32圖像選擇及變換42.1 原始圖像選擇讀取42.2 轉(zhuǎn)換圖像為灰階圖像63 圖像處理及代碼程序73.1 圖像亮度對比度調(diào)整73.1.1 函數(shù)說明及參數(shù)選擇73.1.2 源程序及運行結(jié)果73.2 圖像放大和縮小83.2.1 函數(shù)說明及參數(shù)選擇83.2.2 源程序及運行結(jié)果83.3 圖像任意角度的旋轉(zhuǎn)93.3.1 函數(shù)說明及參數(shù)旋轉(zhuǎn)93.3.2 源程序及運行結(jié)果93.4圖像直方圖統(tǒng)計和均衡103.4.1 函數(shù)說明及參數(shù)選擇103.4.2 源程序及運行結(jié)果103.5 圖像加入

3、噪聲133.5.1 函數(shù)說明及參數(shù)選擇133.5.2 源程序及運行結(jié)果134 圖像處理結(jié)果比較分析164.1 調(diào)整對比度和亮度后圖像比較164.2 圖像放大縮小及旋轉(zhuǎn)后比較174.3 進行直方圖均衡后圖像比較184.4加入各種噪聲后圖像比較205感悟體會小結(jié)21參考文獻22附錄23摘要本篇設(shè)計通過matlab進行圖像的亮度對比度變化、亮度的縮小放大和旋轉(zhuǎn)、直方圖統(tǒng)計和直方圖均衡、以及加入各種噪聲，使用各種程序和函數(shù)，來完成上述功能，并分別對結(jié)果進行分析與調(diào)試。總結(jié)了程序調(diào)試的經(jīng)驗及各個函數(shù)的使用技巧。很好的實現(xiàn)了matlab的圖像處理功能。關(guān)鍵字 matlab 圖像處理 函數(shù) 經(jīng)驗總結(jié)abst

4、ractthis design through matlab image brightness/contrast change, brightness narrowing amplifier and rotating, histogram statistics and histogram equalization, and join all noises, use a variety of programs and functions, to complete the above functions, and separately in the analysis and debugging.

5、summarizes the program test experience and each function use skill. very good realized matlab image processing function.keyword matlab image processing function experience1 matlab簡介matlab是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程

6、設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如c、fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。 matlab和mathematica、maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。matlab可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。如圖matlab操作界面如下1.1.1所示：圖1.1.1 matlab操作界面2圖像選擇及變換2.1 原始圖

7、像選擇讀取圖像選擇方面，只是隨便的選擇了一個圖片，原始圖片如下圖2.1.1：圖2.1.1 選擇原始圖片 matlab為用戶提供了專門的函數(shù)以從圖像格式的文件中讀寫圖像數(shù)據(jù)。這次采用的是imread函數(shù)來實現(xiàn)圖像文件的讀取操作，采用的格式如下：a=imread（filename.fmt）該語句用于讀取字符串“filename”對應(yīng)的灰度圖像或彩色圖像，“fmt”指定了文件的格式。 采用imfinfo函數(shù)查詢圖像文件的信息。其語句格式如下：info=imfinfo（filename.fmt）該語句可以在命令窗口會顯示出文件的基本信息。 采用imshow函數(shù)進行圖像的顯示，采用的格式如下:a=imr

8、ead(filename.fmt); imshow(a);當(dāng)這種顯示方式要求被顯示的圖像要么在當(dāng)前目錄下或matlab的目錄下。采用rgb2gray函數(shù)進行真彩色圖像與灰階強度圖像的轉(zhuǎn)變其格式調(diào)用如下：a=rgb2gry(filename.fmt);得到的圖像可以進行統(tǒng)計與處理，能完成要求。圖像讀入與顯示和變化的源代碼如下：%第一步，獲取圖像，并顯示各種基本信息clear;close all;rgb=imread(myclasspicture.jpg);% rgb:原始圖像，真彩色；info=imfinfo(myclasspicture.jpg)figureimshow(rgb)title(原

9、始圖像)程序運行結(jié)果如下圖2.1.2所示：圖2.1.2 讀取后顯示圖片命令窗口中，顯示如下：info = filename: myclasspicture.jpg filemoddate: 26-aug-2009 12:49:54 filesize: 395443 format: jpg formatversion: width: 670 height: 434 bitdepth: 24 colortype: truecolor formatsignature: numberofsamples: 3 codingmethod: huffman codingprocess: sequential

10、 comment: 2.2 轉(zhuǎn)換圖像為灰階圖像在后期的處理中，有部分程序需要用到灰階圖片，因此提前將圖片進行轉(zhuǎn)換，得到灰階圖片。采用rgb2gray函數(shù)進行真彩色圖像與灰階強度圖像的轉(zhuǎn)變其格式調(diào)用如下：a=rgb2gry(filename.fmt);得到的圖像可以進行統(tǒng)計與處理。程序源代碼如下：i=rgb2gray(rgb); %i：灰階圖像figure imshow(i)title(灰階圖像)程序運行結(jié)果如下圖2.2.1所示：圖2.2.1灰階圖片3 圖像處理及代碼程序3.1 圖像亮度對比度調(diào)整3.1.1 函數(shù)說明及參數(shù)選擇對比度和亮度調(diào)節(jié)采用的是imadjust函數(shù)，其調(diào)用格式如下：rgb2

11、 = imadjust(rgb1,.)3.1.2 源程序及運行結(jié)果 源程序如下：rgb1=imadjust(rgb,.2 .3 0;.6 .7 1,);figureimshow(rgb1)title(彩圖對比度亮度調(diào)整)運行結(jié)果如圖3.1.1所示：圖3.1.1 對比度和亮度調(diào)節(jié)3.2 圖像放大和縮小3.2.1 函數(shù)說明及參數(shù)選擇采用imresize函數(shù)，其調(diào)用格式如下：b = imresize(a,mrows ncols, method )對于參數(shù)的選擇，mrows ncols 是選擇放大或縮小的倍數(shù)，method是選擇才用最鄰近插入法還是雙三次插入法，參數(shù)分別為：nearest 、bilin

12、ear3.2.2 源程序及運行結(jié)果源程序如下所示：x=imresize(rgb,0.5,nearest);figureimshow(x)title(最鄰近插入法)y=imresize(rgb,2,bilinear);figureimshow(y)title(雙三次插入法)程序運行結(jié)果如圖3.2.1、3.2.2所示：3.2.1 最鄰近插入法縮小一半3.2.2最鄰近插入法，放大一倍3.3 圖像任意角度的旋轉(zhuǎn)3.3.1 函數(shù)說明及參數(shù)旋轉(zhuǎn)函數(shù)使用的是imrotate函數(shù)，其調(diào)用格式如下所示：b = imrotate(a,angle,method,bbox)期中參數(shù)method是選擇才用最鄰近插入法還

13、是雙三次插入法，參數(shù)分別為：nearest 、bilinear旋轉(zhuǎn)后的圖像重新保存為一個圖像文件，使用imwrite函數(shù)，其調(diào)用格式如下：imwrite(bw,test.tif)3.3.2 源程序及運行結(jié)果源程序如下：b=imrotate(rgb,90,nearest,crop);figureimshow(b)title(圖像角度旋轉(zhuǎn))imwrite（b，text.tif）程序的運行結(jié)果下圖3.3.1所示：圖3.3.1 進行圖像的任意角度旋轉(zhuǎn)3.4圖像直方圖統(tǒng)計和均衡3.4.1 函數(shù)說明及參數(shù)選擇 由于圖像的直方圖統(tǒng)計只能處理灰階圖像，因此，要使用之前轉(zhuǎn)換好了的灰階圖像進行處理，使用imhis

14、t函數(shù)畫直方圖，使用histeq函數(shù)進行直方圖的均衡，再顯示各個圖像。函數(shù)調(diào)用形式如下：imhist(i)h=histeq(i);imhist(h)3.4.2 源程序及運行結(jié)果figure imhist(i)title(直方圖)figureh=histeq(i);imshow(h)title(直方圖均衡處理圖片)figureimhist(h)title(直方圖均衡)運行結(jié)果如下圖3.4.1、.、3.4.2、3.4.3所示：圖3.4.1 原始圖像直方圖圖3.4.2 經(jīng)過直方圖均衡后的圖像圖3.4.3 均衡后的直方圖3.5 圖像加入噪聲3.5.1 函數(shù)說明及參數(shù)選擇函數(shù)使用imnoise函數(shù)進行圖

15、片的噪聲加入，其調(diào)用格式如下：j = imnoise(i,type,parameters)期中，type是噪聲的類型，由高斯噪聲，椒鹽噪聲，乘性噪聲。類型名分別是：gaussian、salt & pepper、speckle。3.5.2 源程序及運行結(jié)果%第六步 加入噪聲e=imnoise(rgb,gaussian,0,0.05);figureimshow(e)title(加高斯噪聲)f=imnoise(rgb,salt & pepper,0.05);figureimshow(f)title(加椒鹽噪聲)g=imnoise(rgb,speckle,0.05);figureimshow(g)ti

16、tle(加乘性噪聲)程序結(jié)果如下圖3.5.1 、3.5.2 、3.5.3 、所示：圖3.5.1 加入高斯噪聲后的圖片圖3.5.2 加入椒鹽噪聲后的圖片圖3.5.3 加入乘性噪聲后圖片4 圖像處理結(jié)果比較分析4.1 調(diào)整對比度和亮度后圖像比較如圖4.1.1所示，在對比度和亮度調(diào)節(jié)設(shè)置后，圖片顯示如下：圖4.1.1 原始圖像與對比度變化后比較在函數(shù)imadjust中，調(diào)節(jié)“rgb1=imadjust(rgb,.2 .3 0;.6 .7 1,);”中的中的值可以改變對比度。當(dāng)使范圍變化時，可以得到如下圖像。4.2 圖像放大縮小及旋轉(zhuǎn)后比較使用雙線性插值法和最鄰近插值法，分別對圖像進行放大縮小，對比結(jié)

17、果如下圖4.2.1所示：圖4.2.1 圖像的放大縮小和旋轉(zhuǎn)4.3 進行直方圖均衡后圖像比較 對原始圖片的直方圖和直方圖均衡后的結(jié)果進行比較，如下圖4.3.1所示：圖4.3.1原始圖像直方圖和直方圖均衡后結(jié)果觀察原始圖片與直方圖均衡后的結(jié)果如下圖4.3.2所示：圖4.3.2 直方圖均衡圖片和原始圖片比較4.4加入各種噪聲后圖像比較 為各種圖片加入噪聲，和原始圖片進行比較如下圖4.4.1所示：圖4.4.1 加入各種噪聲和原始圖片比較5感悟體會小結(jié)這次課程設(shè)計讓自己更深的了解了matlab的程序設(shè)計及圖像處理的內(nèi)容，在這次設(shè)計中，學(xué)習(xí)到了很多的東西和知識，并且積累了大量的寶貴經(jīng)驗，歸結(jié)如下：第一，

18、更全面的認識了matlab這個軟件，并且能夠熟練的使用matlab的基本功能，掌握了matlab的程序設(shè)計的基本方式方法和步驟。第二， 學(xué)習(xí)了圖像的處理的各項基本函數(shù)的使用，特別對matlab的幫助功能有了很深刻的了解，能夠獨立的完成函數(shù)的編寫及功能的實現(xiàn)，再也不是什么函數(shù)都需要使用網(wǎng)絡(luò)來詢問，學(xué)習(xí)了圖像噪聲的使用，讓我對專業(yè)知識有了更深的了解，對我以后的學(xué)習(xí)很有方向性。第三， 在程序設(shè)計中，特別是對各個函數(shù)的使用中，看英文資料成為了必須的，這讓我大量的接觸了專業(yè)英語，是一個很意外的收獲。讓我能夠接觸更廣闊的知識，使我以后的學(xué)習(xí)更加的有效開闊。第四， 當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)上找資源也是這次實驗課設(shè)的寶貴收

19、獲，在這次課程設(shè)計中，我大量運用了網(wǎng)絡(luò)資源，積極的注冊技術(shù)論壇，學(xué)到了很多知識。使我十分的受益。第五， 不過，通過這次課程設(shè)計，也讓我認識到了很多的不足，讓我知道了自己知識的淺薄和要學(xué)習(xí)的東西還很多很多，還需要我繼續(xù)的努力。參考文獻1matlab語言及其在電子信息工程中的應(yīng)用 王洪元主編清華大學(xué)出版社2matlab在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用 機械工業(yè)出版社3精通matlab 7王正林, 劉明編著，北京-電子工業(yè)出版社 4matlab從入門到精通周建興編著，人民郵電出版社 5精通matlab圖像處理張強，王正林，電子工業(yè)出版社6詳解matlab數(shù)字圖像處理張德豐 電子工業(yè)出版社附錄全部源程序代碼：%matlab課程設(shè)計%第一步，獲取圖像，并顯示各種基本信息clear;close all;rgb=imread(myclasspicture.jpg);% rgb:原始圖像，真彩色；info=imfinfo(myclasspicture.jpg)figure imshow(rgb)title(原始圖像)%第二步 將真彩色圖轉(zhuǎn)換為灰階圖，進行直方圖繪制i=rgb2gray(rgb); %i：灰階圖像figure imshow(i)title