图像增强频域滤波算法研究.docx

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摘要

图像增强技术是图像处理领域研究的重点和热点之一，因为在图像处理中图像增强技术对于提高图像的质量起着重要作用。

图像增强从处理的作用域出发，可分为空间域和频域两大类，其中频域增强是将原空间的图像以某种形式转换到其他空间，然后利用该转换空间的特有性质方便地进行图像处理，最后再转换回原空间中，从而得到处理后的图像，是一种间接增强的算法。

随着科技的不断进步，尤其是计算机技术的发展，不断促进图像增强技术向前发展，图像增强技术逐步涉及人类生活和社会生产的各个方面。

尤其在航空航天领域、生物医学领域、工业生产领域和公共安全领域有着广泛的应用，并产生了深远的意义。

频域滤波算法已成为图像增强技术中的一种重要的处理方法，受到普遍关注和研究，深深地吸引着人们。

频域表达在处理信号的时候有着很多空域不可比拟的优势，甚至有些空间域比较难以表达和分析的图像增强任务可以比较简单的在频域中表达和分析。

首先，频域技术每次都利用图像中所有像素的数据，具有全局性质，有可能更好的体现图像的整体特性，如整体对比度和平均灰度值等。

其次，在频域中分析图像的频率成分与图像的视觉效果间的对应关系比较直观，可以对频率进行选择性地处理。

因此，频域表达处理方法在图像增强技术中有着极其重要的地位。

本设计主要内容及基本过程是基于图像增强技术，利用滤波器在频域相关理论相关和设计方法及MATLAB在图像处理中的仿真技术设计验证基于图像增强的频域低通滤波算法。

关键词：

图像增强频域滤波MATLAB

Abstract

Imageenhancementtechnologyisinthefieldofimageprocessingkeyandoneofthehotspots,becauseinimageprocessingimageenhancementtechniquetoimprovethequalityoftheimageplaysanimportantrole.Imageenhancementfromthescopeofprocessing,canbedividedintospacedomainandfrequencydomaintwocategories,includingfrequencydomainistoincreasethespaceofimagestoconvertsomeformtootherspace,andthenusethisconversionspaceofthespecialnatureconvenienttoimageprocessing,andfinallytoconvertbacktotheoriginalspace,therebygetprocessedimages,itisakindofindirectenhancementalgorithm.

Withtheprogressofscienceandtechnology,especiallythedevelopmentofcomputertechnology,andconstantlypromotetheimageenhancementtechniqueofforwarddevelopment,imageenhancementtechniquegraduallyinvolvinghumanlifeandsocialproductioninallitsaspects.Especiallyintheaerospacefield,biologicalmedicinefield,industrialproductionareasandpublicsecurityareahasawiderangeofapplications,andhasproducedprofoundsignificance.Thefrequencydomainfilteringalgorithmofimageenhancementtechnologyhasbecomeanimportantprocessingmethod,beenpaidmoreattentiontoandstudy,deeplyattractsthepeople.

Thefrequencydomainexpressioninprocessingsignalhasmanyairspaceincomparableadvantage,andevensomespacedomainweremoredifficulttoexpressandtheanalysisofimageenhancementtaskscanbequitesimpleinfrequencydomainexpressionandanalysis.Firstofall,thefrequencydomaintechnologyusingimageofeachtimeallthepixeldata,withglobalproperties,theremaybeabetterreflecttheoverallimagefeatures,suchaswholecontrastandaveragegrayvalues,etc.Second,infrequencydomainanalysisofimagefrequencycomponentsandimagevisualeffectthecorrespondingrelationsamongthemoreintuitive,candealwithtofrequencyselective.Therefore,thefrequencydomainexpressprocessingmethodinimageenhancementtechnologyplaysanveryimportantrole.

ThisdesignmaincontentandthebasicprocessisbasedontheimageenhancementtechnologyandusethefilterinthefrequencydomainrelatedtheoryanddesignmethodandassociatedMATLABinimageprocessofthesimulationtechnologytodesigntheoneforimageenhancementoffrequencydomainfilteringalgorithm.

Keywords：

ImageEnhancementFrequencydomainfilteringMATLAB

目录

1前言 1

2图像增强概述 3

2.1图像噪声 3

2.1.1图像噪声的产生 3

2.1.2图像噪声分类 4

2.1.3图像噪声特点 4

2.2图像增强处理分类 5

2.2.1空域增强法 6

2.2.2频域增强法 7

2.2.3图像增强效果评价 7

2.3空间域变换增强方法 8

2.3.1灰度变换 9

2.3.2直方图变换 13

2.3.3图像平滑与锐化 16

2.4图像增强技术现状与应用 21

3频域滤波器相关理论和设计方法 24

3.1低通滤波器 24

3.2高通滤波器 26

3.3带通滤波器和带阻滤波器 26

3.4同态滤波 27

3.5小波滤波 27

3.5.1小波去噪原理 28

3.5.2小波去噪算法 28

3.5.3小波去噪优缺点 29

3.5小结 29

3.6MATLAB应用图像增强 29

4基于低通滤波图像增强算法验证 31

4.1算法验证依据 31

4.2技术要求 33

4.3基本原理 33

4.3.1图像噪声 33

4.3.2图像的频域处理 34

4.4建立模型 35

4.5源程序代码 36

4.5.1读取图像 36

4.5.2将原图转换为灰度图 37

4.5.3图像加噪处理 37

4.5.4图像变化到频域 37

4.5.5低通滤波器定义 37

4.5.6图像变换到空域 38

4.6调试过程及结论 39

总结 44

致谢 45

参考文献 46

附录一 47

附录二 48

附录三 49

附录四 51

51

1前言

随着电子计算机技术的进步，图像增强近年来得到飞跃的发展，已经成功的应用于几乎所有与成像有关的领域，并正发挥着相当重要的作用。

它利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得某种预期的结果。

对图像进行处理时，经常运用图像增强技术以改善图像的质量。

图像增强技术是一门新兴技术，随着计算机硬件的发展，数字图像的实时处理已经成为可能，由于图像增强处理的各种算法的出现，使得其处理速度越来越快，能更好的为人们服务。

（1）课题背景

图像增强是指依据图像所存在的问题，按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，削弱或去除某些冗余信息的处理方法。

其主要目的是使得处理后的图像对给定的应用比原来的图像更加有效同时可以有效的改善图像质量。

图像增强技术是一种通过计算机采用一定的算法对图形图像进行处理的技术，图像增强技术已经在各个领域上都有了比较广泛的应用。

由于图像增强技术的各种算法的出现，使得其处理速度越来越快，能更好的为人们服务。

在图像增强技术中使用频域滤波算法有着极为明显的优势，其具体如下：

①全局性好：

频域技术每次都利用图像中所有像素的数据，不像空域技术不论点操作和模板操作，都是基于部分像素的性质。

频域技术可能更好的体现图像的整体特性，如整体对比度和平均灰度值等。

②视觉效果更加直观：

在频域中分析图像的频率成分与图像的视觉效果间的对应关系比较直观，可以对频率进行选择性地处理。

③易于表达和分析：

有些空间域比较难以表达和分析的图像增强任务可以比较简单的在频域中表达和分析。

（2）研究目的

在一般情况下，经过图像的传送和转换，如成像、复制、扫描、传输和显示等，经常会造成图像质量的下降。

在摄影时由于光照条件不足或过度，会使图像过暗或过亮；光学系统的失真、相对运动、大气流动等都会使图像模糊，传输过程中会引入各种类型的噪声。

总之输入的图像在视觉效果和识别方便性等方面可能存在诸多问题，这类问题不妨统称为质量问题。

尽管由于目的、观点、爱好等的不同，图像质量很难有统一的定义和标准，但是根据应用要求改善图像质量却是一个共同的目标。

图像增强是指根据特定的需要突出图像中的重要信息，同时减弱或去除不需要的信息。

从不同的途径获取的图像，通过进行适当的增强处理，可以将原本模糊不清甚至根本无法分辨的原始图像处理成清晰的富含大量有用信息的可使用图像，有效地去除图像中的噪声、增强图像中的边缘或其他感兴趣的区域，从而更加容易对图像中感兴趣的目标进行检测和测量。

处理后的图像是否保持原状已经是无关紧要的了，不会因为考虑到图像的一些理想形式而去有意识的努力重现图像的真实度。

图像增强的目的是增强图像的视觉效果，将原图像转换成一种更适合于人眼观察和计算机分析处理的形式。

它一