基于MATLAB的图像去噪算法研究与仿真.docx

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基于MATLAB的图像去噪算法研究与仿真

摘要

图像在获取和传输进程中会受到各类噪声的干扰，从而使得图像退化，造成图像质量下降。

图像退化会引发图像模糊和特点淹没，从而无益于图像分析。

为了去除噪声并改善图像质量，需要对图像进行去噪处置，从而有必要研究图像去噪算法。

图像去噪算法有很多种，能够别离在空间域和频率域中进行。

论文综述了平均值滤波、中值滤波、空间域低通滤波、多幅图像求平均法和频域低通滤波去噪算法。

第一介绍了噪声的概念、产生的缘故、分类及其特点。

接着介绍了平均值滤波和中值滤波算法的大体原理及其适用范围，最后介绍了空间域低通滤波、频率域低通滤波和多幅图像求平均算法的大体原理。

论文遵循理论联系实践，理论实践并重的研究思路。

不仅对各类去噪算法的理论基础和滤波原理作了详细的论述，而且利用MATLAB程序进行仿真并分析了去噪成效。

论文最后设计了图形用户界面来评判各类算法的去噪成效。

MATLAB仿真结果说明：

各类去噪算法各有其优缺点。

因此，在对一幅图像去噪之前，第一要分析噪声类型及其产生缘故，然后再选择适当的去噪算法，如此才能取得比较令人中意的去噪成效。

关键词：

图像噪声；图像去噪算法；MATLAB；图形用户界面

Abstract

Theimagecanbeaffectedbynoiseduringtheprocessofacquisitionandtransmission.Theimagenoiseleadstoimagedegenerationanddropinquality.Imagedegenerationcancauseimagebluraswellascharacteristicmaskingsothatunfitforimageanalysis.Inordertoremovenoiseandimproveimagequality,noisereductionisneeded.Therefore,itisnecessarytostudyimagenoisereductionalgorithms.

Therearemanykindsofimagenoisereductionalgorithmsandtheycanbeimplementedinspatialdomainandfrequencydomainrespectively.Thispapersummarizessuchalgorithmasmeanfilter,medianfilter,lowpassfilterinspatialdomain,meanofmulti-imageaddingandlowpassfilterinfrequencydomain.Firstly,conception,causing,classificationandcharacteristicofnoiseareintroduced.Secondly,thebasicprincipleandapplicationrangeofmeanfilterandmedianfilteralgorithmisintroduced.Finally,thebasicprincipleoflowpassfilterinspatialdomain,lowpassfilterinfrequencydomainandmeanofmulti-imageaddingalgorithmisintroduced.

Thispaperpaysbothattentiontotheoryandpractice.Itnotonlysummarizesthetheoryandfilterprincipleofdifferentimagenoisereductionalgorithmsindetail,butalsosimulatesthemusingMATLABprocedureandanalyzestheirnoisereductionresults.Thegraphicuserinterfaceisdesignedtoevaluatetheresultofnoisereductiontodifferentimagenoisereductionalgorithms

TheMATLABsimulationresultsdemonstratethatdifferentnoisereductionalgorithmsareofdifferentadvantagesanddisadvantages.Therefore,typeandcausingofnoiseshouldbeanalyzedfirstandthenappropriatenoisereductionalgorithmisselectedbeforeimagenoisereductionsoastoacquiresatisfactoryresults.

Keywords:

imagenoise；imagenoisereductionalgorithm；MTALAB；graphicuserinterface

毕业论文（设计）原创性声明

本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究功效。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包括其他个人已经发表或撰写过的研究功效。

对本论文（设计）的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

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1.设计（论文）的内容包括：

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6）论文主体部份：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数很多于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数很多于万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写笔迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部份用尺规绘制，部份用运算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准标准。

图表整洁，布局合理，文字注释必需利用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

依照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）顺序装订

3）其它

1绪论

据研究，在人类所同意到的全数信息中，约有75%～80%是通过视觉系统取得的，和语言或文字信息相较，图像包括的信息量更大、更直观、更确切，因此具有更高的利用效率和更普遍的适应性。

当图像以数字形式进行处置和传输时，由于具有质量好、本钱低和易于实现等优势，这种存储和传输格式已经成为该领域当前和以后的要紧进展趋势。

图像与数字图像处置

客观世界在空间上是三维（3-D）的，但一样从客观景物取得的图像是二维（2-D）的。

一幅图像能够概念为一个二维函数，那个地址x和y表示2-D空间中一个坐标点的位置，而幅值f那么代表图像在座标（x,y）上的某种性质的数值。

例如经常使用的图像一样是灰度图，这时f表示灰度值，它常对应客观景物被观看到的亮度。

日常所见图像多是连续的，即的值能够为任意实数。

为了能用运算机对图像进行加工,需要把持续图像在座标空间xy和幅值f都离散化。

这种离散化了的图像确实是数字图像,数字图像是由有限的元素组成的，每一个元素都有一个特定的位置和幅值，这些元素称为图像像素。

数字图像经常使用矩阵来描述。

一幅M×N个像素的数字图像，其像素灰度值能够用M行、N列的矩阵[G]表示：

在存储图像时，一幅M行、N列的数字图像（M×N个像素），能够用一个M×N的二维数组T来表示。

图像的各个像素灰度值可按必然的顺序寄存在数组T中。

适应上把数字图像左上角的像素概念为第（1，1）个像素，右下角的像素概念为第（M,N）个像素。

数字图像处置，确实是把数字图像通过一些特定数理模式的加工处置，以达到有利于人眼视觉或某种接收系统所需要的图像的进程。

如对被噪声污染的图像除去噪声，对信息微弱的图像进行增强，对失真的图像进行几何校正等。

随着运算机软硬件技术的突飞猛进，和数字处置技术的不断进展，数字图像处置在科学研究、工业生产、国防和现代治理决策等各行各业都取得愈来愈多的应用。

图像的文本格式

数字图像有多种存储格式，每一种格式由不同的软件所支持。

因此要进行图像处置，必需了解图像文件的格式，即图像文件的数据结构。

下面介绍几种常见的图像文件格式。

（1）BMP图像格式

BMP（BitPicture）文件格式是Windows系统互换图像、图像数据的一种标准格式，它由四部份组成：

文图文件头，位图信息头，调色板和位图数据。

（2）TIF图像文件格式

标记图像文件格式TIF（TagImageFileFormat）,是现存图像文件格式中最复杂的一种，它提供存储各类信息的完备手腕，能够存储专门的信息而不违背格式宗旨，是目前流行的图像文件交流标准之一。

（3）GIF图像文件格式

CompuServe开发了图形互换文件格式GIF（GraphicsInterchangeFormat），目的是在不同的系统平台上交流和传输图像，它是在Web上经常使用的一种文件格式。

GIF图像文件采取LZW紧缩算法，存储效率高，支持多幅图像定序或覆盖、交织多屏幕画图和文本覆盖。

GIF主若是为数据流而设计的一种传输格式，不作为文件的存储格式。

（4）PCX文件

PCX文件格式是最先的图像文件格式之一，是由Zsoft公司设计。

PCX支持256种颜色，具有结构简单，存取速度快，紧缩比适中的特点，适合一样软件利用。

PCX图像文件由三部份组成：

文件头、图像数据和256色调色板。

（5）JPEG

JPEG（JointPhotographer’sExpertsGroup,联合图像专家组）格式，是由ISO和CCITT为静态图像所成立的第一个国际数学图像紧缩标准，主若是为了解决专业摄像师所碰到的图像信息过于庞大的问题。

由于JPEG的高紧缩比和良好的图像质量，使得它普遍应用于多媒体和网络程序中。

JPEG一样基于DCT变换的顺序型模式紧缩比图像研究图像去噪处置的意义

由于图像在形成、传输、接收和处置的进程中,会受到外界环境、系统性能和人为因素等诸多方面阻碍,不可幸免地存在噪声干扰,它使图像变质,阻碍图像的质量。

若是不