数字图像处理期末论文作业.pdf

摘　要 数字图像处理是用计算机对图像信息进行处理的一门技术，主要是为了修改图形，改 善图像质量，或是从图像中提起有效信息，还有利用数字图像处理可以对图像进行体积压 缩，便于传输和保存。本文论述了用Matlab编程对数字图像进行图像运算的基本方法。 图 像运算涵盖了MATLAB程序设计、图像点运算、代数运算、几何运算等基本知识及其应用（点 运算是图象处理的一个重要运算）。以及对图像加入噪声、图像缩放和图像旋转。 关键词:图像点运算；代数运算；几何运算；图像缩放；图像旋转 1 绪论 数字图像处理又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并 利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理最早出现于 20 世纪 50 年代，当 时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和图像信 息。数字图像处理作为一门学科大约形成于 20 世纪 60 年代初期。早期的图像处 理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像 处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理 方法有图像增强、复原、编码、压缩等。首次获得实际成功应用的是美国喷气推 进实验室（JPL）。他们对航天探测器徘徊者 7 号在 1964 年发回的几千张月球照 片使用了图像处理技术，如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进行处理，并 考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，获得 了巨大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理， 以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了非凡的成果，为人类登 月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。在以后的宇 航空间技术，如对火星、土星等星球的探测研究中，数字图像处理都发挥了巨大 的作用。数字图像处理取得的另一个巨大成就是在医学上获得的成果。1972 年 英国 EMI 公司工程师Housfield 发明了用于头颅诊断的X 射线计算机断层摄影装 置，也就是我们通常所说的 CT （ComputerTomograph）。CT 的基本方法是根据人 的头部截面的投影，经计算机处理来重建截面图像，称为图像重建。1975 年 EMI 公司又成功研制出全身用的 CT 装置，获得了人体各个部位鲜明清晰的断层图像。 1979 年，这项无损伤诊断技术获得了诺贝尔奖，说明它对人类作出了划时代的 贡献。与此同时，图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开 拓性成就，属于这些领域的有航空航天、生物医学过程、工业检测、机器人视觉、 公安司法、军事制导、文化艺术等，使图像处理成为一门引人注目、前景远大的 新型学科。随着图像处理技术的深入发展，从 70 年代中期开始，随着计算机技 术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理向更高、更深层次发展。 人们已开始研究如何用计算机系统解释图像，实现类似人类视觉系统理解外部世 界，这被称为图像理解或计算机视觉。很多国家，特别是发达国家投入更多的人 力、物力到这项研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是 70 年 代末 MIT 的Marr 提出的视觉计算理论，这个理论成为计算机视觉领域其后十多 年的主导思想。图像理解虽然在理论方法研究上已取得不小的进展，但它本身是 一个比较难的研究领域，存在不少困难，因人类本身对自己的视觉过程还了解甚 1 少，因此计算机视觉是一个有待人们进一步探索的新领域。 对图像进行处理 (或加工、分析)的主要目的有三个方面:(1)提高图像的视感 质量,如进行图像的亮度、彩色变换,增强、抑制某些成分,对图像进行几何变换 等,以改善图像的质量。(2)提取图像中所包含的某些特征或特殊信息,这些被提 取的特征或信息往往为计算机分析图像提供便利。提取特征或信息的过程是计算 机或计算机视觉的预处理。提取的特征可以包括很多方面,如频域特征、灰度或 颜色特征、边界特征、区域特征、纹理特征、形状特征、拓扑特征和关系结构等。(3) 图像数据的变换、编码和压缩,以便于图像的存储和传输。不管是何种目的的图像 处理,都需要由计算机和图像专用设备组成的图像处理系统对图像数据进行输 入、加工和输出。 数字图像处理主要研究的内容有以下几个方面：（1）图像变换由于图像阵 列很大，直接在空间域中进行处理，涉及计算量很大。因此，往往采