MATLAB圖像處理DWT(離散小波變化)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練報(bào)告題 目： MATLAB圖像處理 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2010 年 07 月 13 日基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: MATLAB圖像處理DWT（離散小波變化） 基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練目的較全面了解常用的數(shù)據(jù)分析與處理原理及方法；能夠運(yùn)用相關(guān)軟件進(jìn)行模擬分析；掌握基本的文獻(xiàn)檢索和文獻(xiàn)閱讀的方法；提高正確地撰寫論文的基本能力。訓(xùn)練內(nèi)容和要求采集一幅像素大于64*64黑白圖像；常規(guī)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理：計(jì)算圖象各

2、象素點(diǎn)灰度值得均值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差，并繪出灰度直方圖；數(shù)據(jù)分析常用算法：FFT（傅立葉變換），DCT（離散余弦變化），DWT（離散小波變化）初始條件MATLAB軟件數(shù)字信號處理與圖像處理基礎(chǔ)知識時(shí)間安排：第19周，安排任務(wù)第20周，仿真設(shè)計(jì)（鑒主13樓計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室）第21周，完成（答辯，提交報(bào)告，演示） 指導(dǎo)教師簽名： 20010年 7月14 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 2010年 7月 14日目 錄 TOC o 1-3 h z u 摘要MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室之意。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能，MATLAB 語言在各國高校

3、與研究單位起著重大的作用。本次基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練的目的在于較全面了解常用的數(shù)據(jù)分析與處理原理及方法，能夠運(yùn)用相關(guān)軟件進(jìn)行模擬分析。通過對采集的圖像進(jìn)行常規(guī)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算圖像各象素點(diǎn)灰度值得均值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差，并繪出灰度直方圖；最后進(jìn)行各種變換，從而達(dá)到本次強(qiáng)化訓(xùn)練的目的。AbstractMATLAB is the meaning of the matrix laboratory. Besides the remarkable numerical calculus ability, it has also provided the competence level mark computat

4、ion, the language processing, visualization functions and so on modelling simulation and real-time control, the MATLAB language is playing the significant role in various countries university and the research unit. This foundation strengthening trainings goal lies in the thorough understanding commo

5、nly used data analysis and the processing principle and the method, and being able to utilize the related software to carry on the simulation analysis. Through carrying on conventional to the gathering image mathematics statistical data processing and a computation image various picture elements gra

6、dation is worth the average value, the standard deviation, the variance, and draws the gradation histogram; Finally carries on the kinds of transformation, thus achieves the goal of this strengthened training.1 數(shù)據(jù)采集1.1圖像的選取從互聯(lián)網(wǎng)上下載一張圖片，如圖1，像素為413*583，滿足像素要求，但由于圖像為彩圖。為滿足要求，在下面的過程中會(huì)將彩圖轉(zhuǎn)換為灰度圖。圖1 原彩色圖1.2

7、 MATLAB讀取方法1.2.1 編輯M文件MATLAB是解釋型語言，就是說MATLAB命令行中敲入的命令在當(dāng)前MATLAB進(jìn)程中被解釋運(yùn)行。為方便起見，有兩種方法可以使MATLAB的力量得到擴(kuò)展腳本和函數(shù)。這兩種方法都用像emacs一樣的文本編輯器中編寫的m文件（因?yàn)閿U(kuò)展名是.m所以這樣命名，m文件還稱點(diǎn)m文件）。m文件的好處在于它可以保存命令，還可以輕易地修改命令而無需重新敲入整個(gè)命令行。新建m文件的方法為File-New-Blank M-File，如圖2所示。圖2 新建m文件1.2.2 圖像的讀取與灰度圖的轉(zhuǎn)換1.圖像的讀取：利用函數(shù)imread()可完成圖形圖像文件的讀取，語法：a=i

8、mread(filename,fmt)X,map=imread(filename,fmt).=imread(filename).=imread(filename,idx) （只對TIF格式的文件）.=imread(filename,ref) （只對HDF格式的文件）通常，讀取的大多數(shù)圖像均為8bit，當(dāng)這些圖像加載到內(nèi)存中時(shí)，Matlab就將其存放在類uint8中。此為Matlab還支持16bit的PNG和TIF圖像，當(dāng)讀取這類文件時(shí)，Matlab就將其存貯在uint16中。對于索引圖像，即使圖像陣列的本身為類uint8或類uint16，imread函數(shù)仍將顏色映象表讀取并存貯到一個(gè)雙精度的浮

9、點(diǎn)類型的陣列中。2.灰度圖的轉(zhuǎn)換：為了轉(zhuǎn)換為灰度圖，利用MATLAB中的rgb2gray（）命令實(shí)現(xiàn)RGB圖像到灰度圖像的轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化后在使用命令isgray（）判斷圖像是否變?yōu)榛叶葓D，如果是灰度圖將返回為1，不是將返回0。灰度圖轉(zhuǎn)換成功后，將轉(zhuǎn)化后的灰度圖讀取出來。相關(guān)的MATLAB命令為：a=imread(F:tuo.jpg); %讀取圖像路徑figure,subplot(1,2,1)imshow(a); %顯示圖像title(原彩色圖像)A=rgb2gray(a); %轉(zhuǎn)化成灰度圖isgray(A)subplot(1,2,2)imshow(A);title(轉(zhuǎn)化成的灰度圖)鍵入isgray

10、(A)后，顯示的返回值ans =1，證明轉(zhuǎn)化成功。原彩圖讀取和灰度圖轉(zhuǎn)化圖 如圖3所示。圖3 原彩圖讀取和灰度圖轉(zhuǎn)化圖1.2.3 灰度值的獲取直接在MATLAB命令行中輸入灰度圖像所存儲(chǔ)的文件名“A”記得獲得其灰度值，部分值如圖4所示。圖4 灰度矩陣截圖2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理2.1 均值計(jì)算2.1.1 原理及計(jì)算公式用mean(A)（默認(rèn)dim=1）就會(huì)求每一列的均值，結(jié)果如圖5所示。用mean2（A）求出所有像素的均值，結(jié)果如圖6所示。圖5 每一列的均值圖圖6 所有像素平均值結(jié)果2.2 各點(diǎn)像素灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算圖像矩陣標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算與平均值的類似，Matlab中提供的函數(shù)為std和std2，用途和

11、用法與均值相同，每一列標(biāo)準(zhǔn)差值如圖7所示，所有像素標(biāo)準(zhǔn)差如圖8所示。輸入MATLAB命令：std(double(A)圖7 每一列標(biāo)準(zhǔn)差值圖輸入MATLAB命令：std2(A)圖8 所有像素標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果圖2.3 各像素點(diǎn)灰度值的方差在方差的計(jì)算中，Matlab提供的函數(shù)為var，與mean和std函數(shù)相同，它只能計(jì)算矩陣中某一列的方差值，要計(jì)算整個(gè)矩陣的方差值，需要在var函數(shù)中輸入x(:)以表示對整個(gè)矩陣的計(jì)算。輸入MATLAB命令：var（double（A），結(jié)果如圖9所示。圖9 方差結(jié)果截圖輸入MATLAB命令：var(double(A(:)，結(jié)果如圖10所示。圖10 所有像素方差圖2.4

12、灰度直方圖相關(guān)的MATLAB代碼：a=imread(F:/tu.jpg)A=rgb2gray(a);figure,imhist(A);title(灰度直方圖)所得出的灰度直方圖如圖11所示。圖11灰度直方圖3離散小波變換3.1 離散小波變換原理小波變換是現(xiàn)代譜分析工具，它既能考察局部時(shí)域過程的頻域特征，又能考察局部頻域過程的時(shí)域特征，因此即使對于非平穩(wěn)過程，處理起來也得心應(yīng)手。它能將圖像變換為一系列小波系數(shù)，這些系數(shù)可以被高效壓縮和存儲(chǔ)，此外，小波的粗略邊緣可以更好地表現(xiàn)圖像，因?yàn)樗薉CT壓縮普遍具有的方塊效應(yīng)。3.2變換及反變換程序和結(jié)果3.2.1離散小波變換a=imread(F:tu

13、o.jpg);A=rgb2gray(a);figureimshow(A);title(原圖);m,n = wavedec2(1, 2, bior3.7);figure;c = appcoef2( m, n, bior3.7, 1 );subplot(1,2,1);imshow(c, );title(一層小波變換結(jié)果);d = appcoef2( m, n, bior3.7, 2 );subplot(1,2,2);imshow(d, );title(二層小波變換結(jié)果);圖14 小波變換結(jié)果3.2.2離散小波反變換A,M=imread(F:tu.jpg,jpg); %圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)據(jù)放入

14、矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中i=rgb2gray(A);cA,cH,cV,cD=dwt2(i,bior3.7); %小波變換A=upcoef2(a,cA,bior3.7,1); %重構(gòu)細(xì)節(jié)分量信號H=upcoef2(h,cH,bior3.7,1); % 重構(gòu)水平分量信號V=upcoef2(v,cV,bior3.7,1); % 重構(gòu)垂直分量信號D=upcoef2(d,cD,bior3.7,1); % 重構(gòu)對角線分量信號%顯示各分量subplot(2,2,1);image(wcodemat(A,192);title(細(xì)節(jié)分量);subplot(2,2,2);image(wcodemat(H,19

15、2);title(水平分量);subplot(2,2,3);image(wcodemat(V,192);title(垂直分量);subplot(2,2,4);image(wcodemat(D,192);title(對角線分量);figured=idwt2(cA,cH,cV,cD,bior3.7);imshow(d, );%顯示重構(gòu)灰度圖title(反變換后的圖像);各分量圖 如圖15所示。反變換后的圖像 如圖16所示。圖15 各分量圖圖16 小波反變換后圖形5 總結(jié)（心得體會(huì)）這次的強(qiáng)化訓(xùn)練結(jié)束了，雖然開始的時(shí)候不知道從何入手，該怎么樣達(dá)到要求，完成設(shè)計(jì)，但是經(jīng)過一步步的摸索和總結(jié)，最后總算完

16、成了這次任務(wù)。這次基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練主要是讓我們學(xué)習(xí)使用MATLAB，利用對圖像的處理來學(xué)習(xí)MATLAB這個(gè)軟件。通過強(qiáng)化訓(xùn)練，我認(rèn)識到了MATLAB功能非常的強(qiáng)大，使得我們在使用的時(shí)候用戶直接調(diào)用這些庫函數(shù)并賦予實(shí)際參數(shù)就能解決實(shí)際問題，具有極高的變成效率。我也熟悉了MATLAB的工作環(huán)境，可以很熟練的對MATLAB進(jìn)行常規(guī)的操作，快速進(jìn)行程序編輯和仿真。完成任務(wù)后才發(fā)現(xiàn)這次訓(xùn)練的內(nèi)容并不算難。首先要做的工作就是如何把圖像信息寫入到MATLAB中，其次就是對圖像的信息進(jìn)行分析，主要是得出圖像的一些參數(shù)，進(jìn)而來考察圖像的質(zhì)量等方面的問題。最后就是對圖像進(jìn)行簡單的變化，這里分別采用了傅里葉變換，離散余弦變換，離散小波變換。以上的內(nèi)容全都要通過程序的編寫來完成，不過主要的操作是對函數(shù)的調(diào)用，這就要我們熟悉MATLAB的一些函數(shù)的基本功能以及它們的基本語句。當(dāng)然，經(jīng)過了這次基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練，我也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足。但是通過自己的動(dòng)手動(dòng)腦，既增加了知識，又給了我專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，我也會(huì)更加努力，認(rèn)真學(xué)習(xí)，爭取在以后的課程中做得更好！6參考文獻(xiàn)