圖像增強(qiáng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)論文

增強(qiáng)圖像中的有用信息，它可以是一個(gè)失真的過程，其Fl的是要改善圖像的視覺效果，針對給定圖像的應(yīng)用場合，有Fl的地強(qiáng)調(diào)圖像的整體或局部特性，將原來不清晰的圖像變得清晰或強(qiáng)調(diào)某些感興趣的特征，擴(kuò)大圖像中不同物體特征之間的差別，抑制不感興趣的特征，使之改善圖像質(zhì)量、豐富信息量，加強(qiáng)圖像判讀和識別效果，滿足某些特殊分析的需要。圖像增強(qiáng)可分成兩大類：頻率域法和空間域法。前者把圖像看成一-種二維信號，對其進(jìn)行基于二維傅里葉變換的信號增強(qiáng)。采用低通濾波(即只讓低頻信號通過)法，可去掉圖中的噪聲；采部求平均值法和中值濾波(取局部鄰域中的中間像索值)法等，它們可用于去除或減弱噪聲。圖像增強(qiáng)的方法是通過一定手段對原圖像附加一些信息或變換數(shù)據(jù)，有選擇地突出圖像中感興趣的特征或者抑制(掩蓋)圖像中某些不需要的特征，使圖像與視覺響應(yīng)特性相匹配。在圖像增強(qiáng)過程中，不分析圖像降質(zhì)的原因，處理后的圖像不一定逼近原始圖像。圖像增強(qiáng)技術(shù)根據(jù)增強(qiáng)處理過程所在的空間不同，可分為基于空域的算法和基于頻域的算法兩大類。基于空域的算法處理時(shí)直接對圖像灰度級做運(yùn)算基于頻域的算法是在圖像的某種變換域內(nèi)對圖像的變換系數(shù)值進(jìn)行某種修基于空域的算法分為點(diǎn)運(yùn)算算法和鄰域去噪算法。點(diǎn)運(yùn)算算法即灰度級校正、灰度變換和直方圖修正等，戶的或使圖像成像均勻，或擴(kuò)大圖像動態(tài)范圍，擴(kuò)展對比度。鄰域增強(qiáng)算法分為圖像平滑和銳化兩種。平滑一-般用于消除圖像噪聲，但是也容易引起邊緣的模糊。常用算法有均值濾波、中值濾波。銳化的FI的在于突出物體的邊緣輪廓，便于Fl標(biāo)識別。常用算法有梯度法、算利用同態(tài)濾波、均值濾波和中值濾波來對口己的照片進(jìn)行圖像增強(qiáng)。對比這同態(tài)不同的濾波結(jié)果，分析這同態(tài)濾波方式在圖像增強(qiáng)技術(shù)中的應(yīng)用影響，并學(xué)習(xí)理解同態(tài)濾波方式在圖像增強(qiáng)技方案一：通過MATLAB軟件，利用MATLAB自帶的函數(shù)編寫程序處理圖像，對圖像進(jìn)行同經(jīng)過同態(tài)濾波處理的圖像增強(qiáng)的圖片MATLAB軟件圖2-1利用MATLAB實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)步驟框圖方案二：利用VC++實(shí)現(xiàn)上述圖像增強(qiáng)技術(shù)，方法與上面步驟相同。原的圖像增強(qiáng)的圖片22.3方案選擇首先我們可以看出上述的兩種軟件都能夠?qū)崿F(xiàn)同態(tài)濾波方式的圖像增強(qiáng)，步驟也相同，但是從實(shí)用角度來講，MATLAB本身就自帶數(shù)字圖像處便和程式化得多，所以我選擇了利用MATLAB來實(shí)現(xiàn)同態(tài)濾波方式的圖像增強(qiáng)。3、利用同態(tài)濾波實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)同態(tài)濾波是一種在頻域中進(jìn)行的圖像對比度增強(qiáng)和壓縮圖像亮度范圍的特殊方法。同態(tài)濾的依據(jù)是圖像獲取過程中的照明反射成像原理。它屬于頻域處理，作用是對圖像灰度范圍進(jìn)行調(diào)整，通過消除圖像上照明不均的問題。非線性濾波器能夠在很好地保護(hù)細(xì)節(jié)的同時(shí)，去除信主要用于減少由于光照不均勻引起的圖像降質(zhì)，并對感興趣的景物進(jìn)行有效地增強(qiáng)。同臺系統(tǒng)適用于服從廣義疊加原理，輸入和輸出之間可以用線性變化表示的系統(tǒng)。圖像的同態(tài)濾波是基于以入射光和反射光為基礎(chǔ)的圖像模型上的，如果把圖像函數(shù)門圮刃表示為光照通過對光照分量和反射分量的研究可知，光照分量一般反映灰度的恒定分量，相當(dāng)于頻域中的切相關(guān)的，相當(dāng)于頻域中的高頻信息，增強(qiáng)反射光就可以起到提高圖像對比度的作用。因此，同態(tài)濾波器的傳遞函數(shù)一般在低頻部分小于1,高頻部分大于1。簡單的加法運(yùn)算：圖3-1同態(tài)濾波器的傳遞函數(shù)H(U,V)Z(w,v),得S(w,v)=//(w,v)Z(w,v)=H(w,v)/(w,v)+H(w,v)/?(w,v)>>>4-FPT■*圖3-2同態(tài)濾波的原理框圖3.2同態(tài)濾波器參數(shù)的選取方法由于截至頻率D與照度場和反射系數(shù)有關(guān)，所以通過大量實(shí)踐來選擇。也可以通過對照度場的頻譜分析得到光照特性，從而選取濾波器參數(shù)。IM-l其中u=0,1,2,…M—1v=u=0,1,2…N-1(M/2,N/2);2)計(jì)算離散傅立葉變換，即得到F(w,v);3)計(jì)算點(diǎn)到頻率矩形原點(diǎn)的距離，如下表示：4)由于圖像由實(shí)部和虛部組成計(jì)算出不同D(w,v)對應(yīng)的頻率譜IF(w,v)1,它們位于以原點(diǎn)為中心、D(u,v)為半徑的圓周上；5)計(jì)算不同半徑D(《,v)的圓周包圍的圖像功率P(w,v)占總圖像功率丹的比例Q,其步驟為6)把a(bǔ)從大到小進(jìn)行排序，計(jì)算前n項(xiàng)和S,當(dāng)S>0.7時(shí)停止計(jì)算，對應(yīng)的D(w,v)的范I韋I分別為上下限頻率DOI、D023.3同態(tài)濾波在圖像增強(qiáng)中的實(shí)際應(yīng)用以我的一張照片為例。圖3-3我的照片原圖>>imgl二imreadCD:\123.jpg);>>imshow(imgl)Warning:Tmageistoobigtofitonscreen;displayingat67%>Tnimuitools\private\initSizeat75>>img=rgb2gray(imgl);im薩iredouble(img);%lnimg=log(img+0.0000[M,N]=size(P);%返回的行數(shù)和列數(shù)在P作為單獨(dú)的輸出變量數(shù)，即256級的灰度圖像x0=floor(M/2):y0二floor(N/2);%表示將向量M和N每個(gè)元素與2作除法后取整%同態(tài)濾波參數(shù)設(shè)置D0二100;%截止頻率c二1.50;%銳化系數(shù)Hh=2;Hl=0.5;%Hh>1,Hl<1,Hh為高頻增益，H1為低頻增益forv二1:ND(u,v)=sqrt((u-x0)2+(v-y0)2);%點(diǎn)(u,v)到頻率平面原點(diǎn)的距離H(u,v)二(Hh-HI)*(1-exp(-c*(D(u,v廠2/DO(2)))+H1;%同態(tài)濾波器函數(shù)subplot(2,2,3),imshow(uint8(abs(Q))),title('濾波后的頻譜圖像)gTmg=ifft2(hTmg);%I=im2uint8(Y);%轉(zhuǎn)換圖像矩陣為無符號8位數(shù)，即256級的灰度圖像圖3·4圖像增強(qiáng)中得到的圖像在本次設(shè)計(jì)中，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：在頻域內(nèi)的同態(tài)濾波方法只要選取適當(dāng)?shù)臑V波器參數(shù)，就可以在增強(qiáng)圖像高頻信息的同時(shí)保留部分低頻信息，達(dá)到床縮圖像灰度的動態(tài)范圍，增強(qiáng)圖像的對比度的效果。本文通過光照場的頻譜分析，能快速準(zhǔn)確地選取濾波器參數(shù)。改進(jìn)的同同態(tài)濾波器的參數(shù)獲取辦法，有利于快速獲得增強(qiáng)效果好的參數(shù)，對光照不均勻的圖像的補(bǔ)償效果更明顯。4.2設(shè)計(jì)收獲通過本次設(shè)計(jì)，我在對圖像增強(qiáng)這門技術(shù)有了更深刻的認(rèn)識，也從實(shí)踐的例子中去感受到了圖像增強(qiáng)技術(shù)給我們帶來的改變與進(jìn)步。我不僅初步掌握了matlab軟件的使用，與此同時(shí)，我還對圖像增強(qiáng)的各種技術(shù)的應(yīng)用思路有了更多的認(rèn)識。同時(shí)，我還加深了對課堂抽象概念的理解，鞏固了課堂上所學(xué)的理論知識，并能很好地理解與掌握數(shù)字圖像處理中的基本概念、基本原理、基本4.3設(shè)計(jì)改進(jìn)由于時(shí)間倉促和我的自身水平以及篇幅的限制，在本次設(shè)計(jì)中我只能提交同態(tài)濾波在圖像增強(qiáng)中的應(yīng)用，不過同時(shí)我還是學(xué)會了中值濾波和均值濾波在圖像增強(qiáng)技術(shù)中的應(yīng)用，如果以后有機(jī)在陽小明的悉心指導(dǎo)下，我們小組同學(xué)積極討論和思考，完成木此課程設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。在此我要感謝電氣信息學(xué)院提供這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會；感謝給我提供過幫助的各位老我的設(shè)計(jì)才得以順利完成。本次課程設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)了我科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，還使我認(rèn)識到不管做5、參考文獻(xiàn)[1]姚敏數(shù)字圖像處理機(jī)械工業(yè)出版社2007[2]楊淑瑩VC++數(shù)字圖像處理程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)出版社2005[3]周源華張瑞數(shù)字圖像處理上海交通大學(xué)出版社2007-微計(jì)算機(jī)信息2007(06)[5]《同態(tài)濾波在光照補(bǔ)償中的應(yīng)用》-【期刊論文】湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)200&22(5)目錄1.1圖像增強(qiáng)技術(shù)基木信息 總體方案設(shè)計(jì)