基于MATLAB的圖形濾波器程序設(shè)計

1、華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 MATLAB 課程設(shè)計報告題 目：專業(yè)、班級：學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師： 2014 年月日MATLAB課程設(shè)計任務(wù)書系電子信息工程專業(yè)電子信息工程學(xué)生姓名陳嘉賢學(xué)號1102201005設(shè)計題目基于MATLAB的圖形濾波器程序設(shè)計基本要求： 1、 掌握MATLAB編程的原理和方法。  2、 熟悉語音信號的基本特征和分析處理方法。 3、 掌握數(shù)字信號處理的基本概念、理論和方法。 4、 熟練運用MATLAB設(shè)計合適的IIR數(shù)字濾波器。主要內(nèi)容：學(xué)習掌握數(shù)字圖像處理中的圖像濾波特點，并了解MATLAB語言中的相關(guān)函數(shù)，設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)

2、各種圖像濾波功能以及一些圖片處理。設(shè)計要求：  自行編寫算法，并進行調(diào)試，最終實現(xiàn)圖像濾波的數(shù)字圖像處理功能。學(xué)有余力的情況下，可以考慮采用圖形用戶界面（GUI）的方法實現(xiàn)。 目錄內(nèi)容4一、設(shè)計內(nèi)容 4二、設(shè)計要求 4三、方案論證與設(shè)計原理描述4四、設(shè)計結(jié)果 51.GUI程序的設(shè)計： 6（1）調(diào)整亮度的程序設(shè)計：6（2）完成彩圖到灰度圖的轉(zhuǎn)換 ：6（3）在開始菜單下的打開按鈕的程序：6（4）保存按鈕的程序：7（5）退出程序：7（6）添加噪聲程序：7（7）還原按鍵的程序：8（8）翻轉(zhuǎn)程序：82.結(jié)果8總結(jié) 

3、12參考文獻12附錄 12內(nèi)容一、設(shè)計內(nèi)容   學(xué)習掌握數(shù)字圖像處理中的圖像濾波特點，并了解MATLAB語言中的相關(guān)函數(shù)，設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)各種圖像濾波功能。 二、設(shè)計要求   自行編寫算法，并進行調(diào)試，最終實現(xiàn)圖像濾波的數(shù)字圖像處理功能。學(xué)有余力的情況下，可以考慮采用圖形用戶界面（GUI）的方法實現(xiàn)。 三、方案論證與設(shè)計原理描述 圖像濾波是改變圖像質(zhì)量，去除圖像噪聲的一種方法。主要包括空間域濾波和頻域濾波。空間域濾波主要包括線性濾波、中值濾波、維納濾波。 濾波運算matlab函數(shù)imfilter(A,H)（或

4、filter2(B,X)），其中A/B為原始圖像，H/X為濾波掩膜。fspecial（type，para）：主要的三種類型： 1、average：均值濾波，參數(shù)為hsize代表模板尺寸，默認值為【3，3】 2、gaussian：高斯低通濾波，有兩個參數(shù)，hsize表示模板尺寸，默認值為【3 3】，sigma為濾波器的標準值，單位為像素，默認值為0.5. 3、laplacian ：拉普拉斯算子，參數(shù)alpha用于控制算子形狀，取值范圍為【0，1】，默認值為0.2. 基本函數(shù) 1. imread imread函數(shù)用于讀入各種圖像文件，如：a=imread('e:w01.jpg')

5、注：計算機E盤上要有w01相應(yīng)的.jpg文件。 2. imfinfo imfinfo函數(shù)用于讀取圖像文件的有關(guān)信息，如：imfinfo('e:w01.jpg') 3. rgb2gray rgb2gray()函數(shù)用于把真彩圖轉(zhuǎn)換為灰度圖 4. 4. imshow imshow函數(shù)用于灰度圖像文件的顯示，如： i=imread('e:w01.jpg'); imshow(i); 1. imnoise imnoise函數(shù)用于對圖像生成模擬噪聲，如： i=imread('e:w01.jpg'); j=imnoise(i,'gaussian'

6、,0,0.02);%模擬高斯噪聲 5. 5. fspecial fspecial函數(shù)用于產(chǎn)生預(yù)定義濾波器，如： h=fspecial('sobel');%sobel水平邊緣增強濾波器 h=fspecial('gaussian');%高斯低通濾波器 h=fspecial('laplacian');%拉普拉斯濾波器 h=fspecial('log');%高斯拉普拉斯（LoG）濾波器 h=fspecial('average');%均值濾波器 6. 中值濾波 medfilt2函數(shù)用于圖像的中值濾波，如： i=imread(

7、'e:w01.jpg'); j=medfilt2(i); 加入高斯噪聲比的方式 高斯噪聲是指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布（即正態(tài)分布）的一類噪聲。 MATLAB中為圖片加高斯噪聲的語句是 (1) J = imnoise(I, 'gaussian')； (式3-1) (2) J = imnoise(I, 'gaussian',parameters)； (式3-2) (3) J=imnoise(I, 'gaussian',m,v)； (式3-3) 其中I為原圖象的灰度矩陣，J為加噪聲后圖象的灰度矩陣一般情況下用 (式3-1)表示即可，

8、(式3-2)中表示是允許修改參數(shù)，而(式3-1)中使用缺省參數(shù)；(式3-3)中對圖像I加高斯噪聲，均值為m，方差為v。 高斯平滑濾波器的原理 高斯濾波器是根據(jù)高斯函數(shù)的形狀來選擇權(quán)值的線性平滑濾波器。高斯平滑濾波器對去除服從正態(tài)分布的噪聲有很好的效果。一維零均值高斯函數(shù)決定了高斯濾波器的寬度。對圖像來說，常用二維零均值離散高斯函數(shù)做平滑濾波器，在高斯濾波器的設(shè)計中，高斯函數(shù)的最佳逼近由二項式展開的系數(shù)決定。由高斯函數(shù)的可分離性得到，二維高斯濾波器能用2個一維高斯濾波器逐次卷積來實現(xiàn)，一個沿水平方向，一個沿垂直方向。實際上，這種運算可以通過使用單個一維高斯模板，對兩次卷積之間的圖像和最后卷積的結(jié)

9、果圖像進行轉(zhuǎn)置來完成。 對較大的濾波器，二項式系數(shù)對大多數(shù)計算機來說都太多，但是，任意大的高斯濾波器都能通過重復(fù)使用小的高斯濾波器來實現(xiàn)。高斯濾波器的二項式逼近的可用高斯函數(shù)擬合二項式系數(shù)的最小方差來計算設(shè)計高斯濾波器的另一種途徑是直接從離散的高斯分布中計算模板值。為了計算方便，一般希望濾波器權(quán)值是整數(shù)。在模板的一個角點處取一個值，并選擇一個K使該角點處值為1。通過這個系數(shù)可以使濾波器整數(shù)化，由于整數(shù)化后的模板權(quán)值之和不等于1，為了保證圖像的均勻灰度區(qū)域不受影響，必須對濾波模板進行權(quán)值規(guī)范化。 -四、設(shè)計結(jié)果 i=imread('C:UsersAdministratorDes

10、ktops15.jpg'); g0 =i(:,:,2); figure,imshow(g0); g1 = imnoise(g0,'gaussian',0,0.01); figure,imshow(g1); h1=fspecial('gaussian',3,1); g2=imfilter(g1,h1,'same'); figure;imshow(g2);1.GUI程序的設(shè)計： （1）調(diào)整亮度的程序設(shè)計：function Untitled_6_Callback(hObject, eventdata, handles)global T

11、axes(handles.axes2);T=getimage;prompt='調(diào)整倍數(shù)'defans='1'p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);p1=str2num(p1);y=imadjust(handles.img,p1);imshow(y);handles.img=y;guidata(hObject,handles);（2）完成彩圖到灰度圖的轉(zhuǎn)換 ：function Untitled_7_Callback(hObject, eventdata, handles)global Taxes(hand

12、les.axes2);T=getimage;x=rgb2gray(handles.img);imshow(x);handles.img=x;guidata(hObject,handles);（3）在開始菜單下的打開按鈕的程序：function Untitled_2_Callback(hObject, eventdata, handles)filename,pathname=uigetfile('*.jpg''*.bmp''*.tif''*.*','載入圖像');if isequal(filename,0)|iseq

13、ual(pathname,0)errordlg('沒有選中文件','出錯');return;elsefile=pathname,filename;global S S=file;x=imread(file);set(handles.axes1,'HandleVisibility','ON');axes(handles.axes1);imshow(x);set(handles.axes1,'HandleVisibility','OFF');axes(handles.axes2);imshow(x);h

14、andles.img=x;guidata(hObject,handles);end（4）保存按鈕的程序：function Untitled_3_Callback(hObject, eventdata, handles)sfilename,sfilepath=uiputfile('*.jpg''*.bmp''*.tif''*.*','保存圖像文件','untitled.jpg');Ifisequal(sfilename,sfilepath,0,0)sfilefullname=sfilepath,sfi

15、lename;imwrite(handles.img,sfilefullname);else msgbox('你按了取消鍵','保存失敗');end（5）退出程序：function Untitled_4_Callback(hObject, eventdata, handles)clc;close all;close(gcf);clear;clear;（6）添加噪聲程序：function uipanel1_SelectionChangeFcn(hObject, eventdata, handles)global Tstr=get(hObject,'stri

16、ng');axes(handles.axes2);switch strcase'高斯噪聲'T=getimage;prompt='輸入高斯噪聲1:','輸入高斯噪聲2'defans='0','0.02'p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);p1=str2num(p1);p2=str2num(p2);f=imnoise(handles.img,'gaussian',p1,p2);imshow(f);handles.img=f;guidata(hO

17、bject,handles);case'乘性噪聲' T=getimage;prompt='輸入乘性噪聲1:'defans='0.02'p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);p1=str2num(p1);f=imnoise(handles.img,'speckle',p1);imshow(f);handles.img=f;guidata(hObject,handles);end（7）還原按鍵的程序：function pushbutton1_Callback(hObject, even

18、tdata, handles)global S axes(handles.axes2); y=imread(S); f=imshow(y); handles.img=y; guidata(hObject,handles);（8）翻轉(zhuǎn)程序：function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)global Taxes(handles.axes2);T=getimage;prompt='旋轉(zhuǎn)角度:'defans='0' p=inputdlg(prompt,'input',1,defans)

19、;p1=str2num(p1);f=imrotate(handles.img,p1,'bilinear','crop');imshow(f);handles.img=f;guidata(hObject,handles);2.結(jié)果原圖:原圖的灰度圖像：高斯加噪的圖：高斯去噪后的圖像：GUI界面的設(shè)計：GUI界面運行圖：調(diào)整亮度： 形成灰度圖：通過添加乘性噪聲效果圖：添加高斯噪聲形成效果圖：翻轉(zhuǎn)效果：用戶菜單設(shè)計：總結(jié) 此次課程設(shè)計，要求對MATLAB進行基礎(chǔ)的運用和掌握，雖然只是對MATLAB一小部分進行運用。以前，對MATLAB并沒有太多的接

20、觸，僅僅是在第一次進行課程設(shè)計時利用MATLAB進行了圖像的繪制和一些簡單的處理函數(shù)。但經(jīng)過這次我才發(fā)現(xiàn)，MATLAB軟件功能真的很強大，它的圖像工具箱幾乎包括所有經(jīng)典的圖像處理方法，可以很方便的對圖像進行處理。對于一款軟件的應(yīng)用還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。通過這次的課程設(shè)計，我意識到了想要做好一件事，要有耐心，細心，要腳踏實地，而不應(yīng)該毛躁，而且要學(xué)會很好的利用網(wǎng)絡(luò)資源，之前我并沒有接觸過圖像信號處理系統(tǒng)，所以對這方面的知識是一點儲備都沒有，但是通過網(wǎng)絡(luò)查詢和利用MATLAB實際操作之后，我對圖像信息的獲得和處理有了一點基本的認識。其次，做這個東西真的很考驗一個人的耐心，尤其在編

21、寫程序的時候明明感覺是對的，但是運行出來卻不是想要的結(jié)果，而且總是很難發(fā)現(xiàn)自己錯在哪里，這時候就需要足夠的耐心去檢查程序，發(fā)現(xiàn)錯誤。     在今后的學(xué)習過程中，我還會繼續(xù)深入學(xué)習MATLAB，讓它更好的為我所用。參考文獻1.百度：基于MATLAB的GUI濾波器設(shè)計專題論文2. 張志涌  精通MATLAB 6.5版教程.北京：北京航天航空大學(xué)出版社, 2003(56)-é=ë附錄 系統(tǒng)原理圖或完整程序 程序設(shè)計：i=imread('C:UsersA

22、dministratorDesktop截圖12.jpg'); g0 =i(:,:,2); figure,imshow(g0); g1 = imnoise(g0,'gaussian',0,0.01); figure,imshow(g1); h1=fspecial('gaussian',3,1); g2=imfilter(g1,h1,'same'); figure;imshow(g2);GUI程序的完整設(shè)計：function varargout = chenjiaxian(varargin)gui_Singleton = 1;gui_Stat

23、e = struct('gui_Name', mfilename, .'gui_Singleton', gui_Singleton, .'gui_OpeningFcn', chenjiaxian_OpeningFcn, .'gui_OutputFcn', chenjiaxian_OutputFcn, .'gui_LayoutFcn', , .'gui_Callback', );if nargin && ischar(varargin1) gui_State.gui_Callback

24、= str2func(varargin1);endif nargout varargout1:nargout = gui_mainfcn(gui_State, varargin:);else gui_mainfcn(gui_State, varargin:);endfunction chenjiaxian_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)handles.output = hObject;guidata(hObject, handles);function varargout = chenjiaxian_OutputFcn(hOb

25、ject, eventdata, handles) varargout1 = handles.output;function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)global S axes(handles.axes2); y=imread(S); f=imshow(y); handles.img=y; guidata(hObject,handles);function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)global Taxes(handles.axes2);T=geti

26、mage;prompt='旋轉(zhuǎn)角度:'defans='0' p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);p1=str2num(p1);f=imrotate(handles.img,p1,'bilinear','crop');imshow(f);handles.img=f;guidata(hObject,handles);function Untitled_2_Callback(hObject, eventdata, handles)filename,pathname=uigetfile(

27、'*.jpg''*.bmp''*.tif''*.*','載入圖片');if isequal(filename,0)|isequal(pathname,0)errordlg('沒有選中文件','出錯');return;elsefile=pathname,filename;global S S=file;x=imread(file);set(handles.axes1,'HandleVisibility','ON');axes(handles.axes1)

28、;imshow(x);set(handles.axes1,'HandleVisibility','OFF');axes(handles.axes2);imshow(x);handles.img=x;guidata(hObject,handles);endfunction Untitled_3_Callback(hObject, eventdata, handles)sfilename,sfilepath=uiputfile('*.jpg''*.bmp''*.tif''*.*','保存圖像文件

29、','untitled.jpg');ifisequal(sfilename,sfilepath,0,0)sfilefullname=sfilepath,sfilename;imwrite(handles.img,sfilefullname);else msgbox('你按了取消鍵','保存失敗');endfunction Untitled_4_Callback(hObject, eventdata, handles)clc;close all;close(gcf);clear;function Untitled_6_Callback(hObject, eventdata, handles)global Taxes(handles.axes2);T=getimage;prompt='調(diào)整倍數(shù)'defans='1'p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);p1=str2num(p1);y=imadjust(handles