Matlab在遙感影像處理中的應(yīng)用研究

1、    matlab在遙感影像處理中的應(yīng)用研究    張開 羅莉摘 要：由于多種因素的造成的影響，在遙感圖像處理過程中，會(huì)導(dǎo)致諸如圖像質(zhì)量方面的退化，為使得圖像質(zhì)量顯著提高，并增強(qiáng)其視覺效果，需要對(duì)遙感圖像的各個(gè)方面進(jìn)行細(xì)節(jié)化處理，如形態(tài)學(xué)圖像處理等。論文通過在matlab環(huán)境下編寫相關(guān)代碼，來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像中的邊緣檢測(cè)和特征提取，這些效果可以使得圖像中的亮度變換對(duì)比明顯，也可增強(qiáng)環(huán)境周圍背景與感興趣目標(biāo)之間的反差。從而使得人或者電腦分析信息得到突出，同時(shí)去除一些無(wú)用信息，用圖像邊緣加強(qiáng)的方法來(lái)提高圖像識(shí)別的方便性。關(guān)鍵詞：矩陣實(shí)驗(yàn)室;遙感影像處理;數(shù)字圖像處

2、理數(shù)字圖像處理技術(shù)可以通過一些特定的操作方法來(lái)改變圖像的效果像素，從而達(dá)到預(yù)期的目的。用戶一般會(huì)根據(jù)自己的專業(yè)需求或者專業(yè)領(lǐng)域來(lái)選擇適當(dāng)?shù)膱D像處理算法，其目的主要就是提高視覺感受，加強(qiáng)算法能力，滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的圖像處理工作。1近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)matlab在數(shù)字影像的處理展開了一系列的研究，并取得了重要成果。鄧華提出在圖像復(fù)原中去除圖像畸變需要借助圖像的空間變換操作;2李曉輝，吳蓓提出圖像重建中的三維重建技術(shù)是目前比較熱門的虛擬現(xiàn)實(shí)化以及數(shù)字科學(xué)可視化技術(shù)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié);3倪金生等通過一系列的相關(guān)技術(shù)大幅度的改善了遙感圖像的視覺表現(xiàn)效果，將遙感圖像很好的轉(zhuǎn)換成了更適用于人和機(jī)器進(jìn)行專業(yè)分析

3、的處理模式;當(dāng)前國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域內(nèi)最具有代表性的數(shù)字圖像處理開發(fā)系統(tǒng)是由清華大學(xué)開發(fā)并研制的tdbidk系統(tǒng)。此系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是通過對(duì)遙感圖像信號(hào)的實(shí)時(shí)分析，并融合兩個(gè)高端技術(shù)dsp和fpga/cpld，這樣可以根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行合理改動(dòng)，迅速準(zhǔn)確的分析遙感圖像中的黑白、彩色信號(hào)，極大方便了開發(fā)人員對(duì)于圖像數(shù)據(jù)中dsp技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)可以順利完成圖形顯示的相關(guān)功能。國(guó)外對(duì)matlab在數(shù)字影像的處理也有不少的研究。kenneth r，castlemarl提出數(shù)字圖像處理中的信息壓縮的潛力很大;而美國(guó)southern illinois university為了可以給初學(xué)者提供理想的消化理論知識(shí)的

4、實(shí)驗(yàn)環(huán)境，開發(fā)了基于cvlptools的計(jì)算機(jī)視覺與圖像處理實(shí)驗(yàn)軟件，該軟件專門針對(duì)圖像處理技術(shù)的實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用。matlab提供的15類圖像處理函數(shù)，涵蓋了許多圖像處理方法。通過這些相關(guān)的圖像處理工具箱，可以把大量精力集中在其算法的研究上，省去了針對(duì)圖像文件中讀寫、格式，顯示結(jié)果等細(xì)節(jié)的時(shí)間。但是目前一些遙感圖像處理軟件存在著軟件界面不夠友好、內(nèi)容不齊全、成果領(lǐng)域涉及陳舊、算法參數(shù)調(diào)整不方便、擴(kuò)展性差等些許弊端。本文主要是針對(duì)遙感圖像與matlab中圖像處理技術(shù)的結(jié)合，并提供一個(gè)圖像處理技術(shù)的gui（graphical user interface）平臺(tái)，為大家創(chuàng)造可以學(xué)習(xí)并研究的圖像處理技術(shù)方

5、法。1 matlab gui數(shù)字圖像處理系統(tǒng)matlab gui數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的界面整體框架主要涉及數(shù)字圖像處理的部分方面，主要由四個(gè)主模塊以及其相應(yīng)的子模塊組成。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架圖在進(jìn)行g(shù)ui界面設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)原理是通過主窗體與其子窗體相互關(guān)聯(lián)來(lái)搭建圖形用戶界面。主窗口的內(nèi)容主要是建立菜單欄，里面包含了各種圖像處理的菜單，主要有五個(gè)，分別是文件欄、形態(tài)學(xué)處理、圖像濾波、圖像分割、圖像預(yù)處理，各個(gè)主菜單下有各部分的圖像處理算法。2 圖形處理功能的matlab實(shí)例2.1 圖像預(yù)處理的原理及實(shí)現(xiàn)圖像平滑是指用于突出圖像的寬大區(qū)域、低頻成分、主干部分或抑制圖像噪聲和干擾高頻成分，使圖像突變梯度減小，

6、亮度逐漸平緩，從而達(dá)到改善圖像質(zhì)量的處理方法?；叶葘?duì)比度變換是一種空域增強(qiáng)技術(shù)的重要方法。這種方法可以改變圖像灰度的動(dòng)態(tài)范圍和對(duì)比度，主要原理是按規(guī)則逐點(diǎn)逐像元修改圖像中每一個(gè)像素的灰度值。利用對(duì)比度增強(qiáng)處理方法既可以有效地改善圖像質(zhì)量，也可以改善在曝光不足以及非線性的影響下，照片和電子系統(tǒng)圖像對(duì)比度不良的問題。單純的線性變化往往不能滿足要求，為此我們要進(jìn)行非線性變換。常用的非線性變換為對(duì)數(shù)變換和gamma變換。對(duì)數(shù)變換常用來(lái)擴(kuò)展低值灰度。其一般表達(dá)式為：2.2 圖像濾波中值濾波是一種非線性平滑技術(shù)，它將每一像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為該點(diǎn)某鄰域窗口內(nèi)的所有像素點(diǎn)灰度值的中值。中值濾波的基本原理是通過

7、用數(shù)字圖像中各點(diǎn)像元的所在領(lǐng)域中各點(diǎn)的中值來(lái)替代該點(diǎn)本身的數(shù)值，這樣可以去除孤立的噪聲點(diǎn)，讓領(lǐng)域內(nèi)像素值更加接近于真實(shí)的像素值。線性濾波運(yùn)算將領(lǐng)域中的每個(gè)像素與相應(yīng)的系數(shù)相乘，然后將結(jié)果進(jìn)行累加，從而的到（x，y）處的響應(yīng)。若領(lǐng)域的大小為m×n，則總共需要mn個(gè)系數(shù)。這些系數(shù)排列成一個(gè)矩陣，構(gòu)成線性濾波的模板。2.3 圖像分割otsu方法是使類間方差最大而推導(dǎo)出的一種能自動(dòng)確定閾值的方法。分水嶺算法的原理是將一副圖像轉(zhuǎn)換成拓?fù)涞匦螆D，把其灰度值看成是地形高度值，山峰對(duì)應(yīng)的是高灰度值，山谷對(duì)應(yīng)的是低灰度值。2.4 形態(tài)學(xué)處理形態(tài)學(xué)處理主要包含了膨脹和腐蝕兩種最基本的運(yùn)算，是對(duì)圖像的提取

8、和識(shí)別。膨脹和腐蝕是對(duì)偶運(yùn)算，一個(gè)是對(duì)目標(biāo)對(duì)象增加像素，一個(gè)是對(duì)目標(biāo)對(duì)象去除像素，其增加和去除的像素主要取決于圖像處理中結(jié)構(gòu)元素的實(shí)際形狀和大小。開運(yùn)算和閉運(yùn)算也是形態(tài)學(xué)處理中的重要算法。開運(yùn)算可以通過去除圖像輪廓上的毛刺雜物，來(lái)實(shí)現(xiàn)平滑圖像輪廓的作用。閉運(yùn)算雖然也是對(duì)于圖像輪廓的平滑，但是其結(jié)果大大相反，它主要是去除圖像區(qū)域中的小孔，填平溝壑以及輪廓的缺口。先腐蝕后膨脹為開運(yùn)算，先膨脹后腐蝕為閉運(yùn)算。圖像的邊界提取也是以膨脹和腐蝕算法為基礎(chǔ)的。3 結(jié)論本文主要基于matlab的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)重點(diǎn)研究了形態(tài)學(xué)處理的基本技術(shù)，介紹了圖像處理的基本技術(shù)，包括圖像預(yù)處理基本操作、圖像濾波、圖像分割以及形態(tài)學(xué)處理。最終為圖像處理的初學(xué)者提供一個(gè)演示及模擬開發(fā)的gui平臺(tái)，供大家學(xué)習(xí)并研究圖像處理的技術(shù)方法。參考文獻(xiàn)：1勒中鑫.數(shù)字圖像信息處理.北京：國(guó)防工業(yè)出