基于MATLAB的数字图像处理实验平台设计
基于MATLAB的数字图像处理实验平台设计[20200406131434]
摘要
数字图像处理作为一个可以方便处理图像的技术，已经在农业、工业、医学等各个领域发挥出巨大的作用，已经越来越受到人们的重视。随着计算机水平的飞速发展，数字图像处理能更加快速，有效的解决人们所需的各种问题，因此多功能的数字图像处理平台的开发是具有跨时代的意义的。MATLAB为用户提供了丰富的运算工具和强大运算能力，使得图像处理变的快捷和简单。本课题利用MATLAB的图像用户平台（GUI）设计了一个可以实现多功能处理的实验平台，该平台可以实现图像变换、图像压缩、图像分割三种图像处理方法。该平台界面友好、简洁，功能强大并且操作简单、方便、快捷，能处理人们日常生活中所需要的的图像变化处理。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:数字图像处理MATLAB平台设计
目录
第1章 绪论 1
1.1课题研究的目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本论文主要研究内容 2
第2章 数字图像处理技术的基础 3
2.1 数字图像处理的介绍 3
2.2 数字图像处理的特点 3
2.2.1优点 3
2.2.2缺点 4
2.3 数字图像处理的研究内容介绍 5
2.3.1图像的转化和存储 5
2.3.2图像视觉优化 5
2.3.3图像理解 6
2.4课题涉及到的图像处理原理简介 6
2.4.1图像平移 6
2.4.2图像镜像 6
2.4.3图像缩放 7
2.4.4图像倒置 8
2.4.5图像旋转 8
2.4.6图像压缩 9
2.4.7图像分割 10
第3章 MATLAB简介 13
3.1MATLAB的概述 13
3.2MATLAB的特点 13
3.3 MATLAB图形用户界面（GUI）介绍 14
3.3.1 GUI基本概念 14
3.3.2 GUI如何工作 14
3.3.3 如何创建MATLAB GUI 14
3.4GUI界面设计过程 14
3.4.1 初步规划用户图形界面 14
3.4.2设计MATLAB的GUI 14
第4章 数字图像处理实验仿真 15
4.1 数字图像处理平台内容 16
4.2软件仿真代码及结果 16
4.2.1图像变换 16
4.2.2图像压缩 22
4.2.3图像分割 24
总结和分析 27
参考文献 28
致谢 29
第1章 绪论
1.1课题研究的目的和意义
数字图像处理就是根据相应的算法通过计算机或者其他的数字硬件来对图像进行性相应的处理和变换，从而使图像更加实用。数字图像处理主要解决图像采集、图像变换、图像增强、图像复原、图像编码和图像分割技术。
由于计算机处理能力的提高和数学理论的完善，尤其是离散数学理论的提出和完善。数字图像处理技术不仅在独自发展和完善，还越来越广泛地与其他学科和技术相互联系和渗透，因此图像作为人传递信息的媒介和信息载体的展示已经在人们的日常生活中发挥出越来越重要的作用。目前数字图像处理技术的应用已经体现在农牧业、林业、军事、工业和医学等各个方面与人们的日常生活息息相关，越来越多的领域需要数字图像技术的支持。
设计一个可以处理图像变换、图像压缩、图像分割等多功能图像处理平台很方便人的使用，节省许多时间，因此能解决综合问题的实验平台是当前生产应用的主流方向。
1.2国内外研究现状
早在20世纪50年代，由于许多项目如农业、工业、医疗保健、军事等都需要对图像进行处理，并且当时的计算机水平应经可以满足数字图像处理技术的要求，所以在20世纪60年代初期图像处理这门新型的技术发展起来了。早期的图像处理的目的是为了提高图形的质量和改善图像的效果，随着科技的发展人们已经不满足于当前的图像制作水平了，数字图像处理的技术的提高时大势所趋和适应时代潮流的，因此研究和开发新的多功能数字图像处理平台是十分有市场前景的，非常值得人们去尝试[1]。
目前，数字图像处理的实验平台主要是建立于图像处理工具箱和基于函数编程的。直接使用matlab、labview等软件提供的组件直接编程就是所谓的图像处理工具箱，用户可以直接利用在用户图形界面建立所需的实验平台。
国内中清华大学研制的数字图像处理实验开发系统“TDB—IDK”在数字图像处理系统中处于领先的地位，这个产品是基于TMs320c6000 DSP数字信号处理器的高级视频和图像处理系统，这款软件适应于学校和企业对数字图像处理技术的研究与开发。此外南京东大互联技术有限公司也在数字图像处理方面研究颇深，他们研制的数字图像采集传输与处理实验软件介绍了数字图像的采集、传输与处理等基本的方法和理论。软件还能为用户展示出图像的灰度直方图、图像格式转换和文件结构等。
在国外很多用于广告策划和图像修饰处理的软件比如PHOTOSHOP，PAINTSHOP，是不适合学习研究的。当然随着计算机技术的不断发展，很多用于学习研究的的软件被开发出来，这些软件是基于图像处理技术基本知识的理解与掌握的，代表作为美国Southern Illinois University开发的CVlPtools计算机视觉与图像处理实验软件，初学者可以通过这款软件来自己创建图像处理实验平台。然而这款软件的缺点十分明显，用户交互界面不是十分友好，而且软件经常会出现系统错误，能实现的功能不多切实固定的，用户不能自己定义功能，只能靠着软件开发者自己更新软件。随后我国某些大学或科研单位也根据相应的研发需求开发了图像处理软件，并且投入了生产使用[2]。
目前的图像处理软件都存在着各种各样的问题，比如用户交互界面不友好、数据参数无法修改，拓展性不强等，不能满足所有人的需求，所以新的图像处理平台急需被开发出来能满足所有人的需求。因此新的图像处理平台必须具备以下几个特点：(1)可移植性、可扩展性强(2)界面友好，操作简单方便(3)便于二次开发。以现在科技的发展速度，相信在不就得将来这款软件就会问世来服务用户了。
1.3本论文主要研究内容
本论文的主要研究工作如下：
第一章：主要介绍声数字图像处理的研究背景以及国内外数字图像处理技术的发展及研究状况，并概括了数字图像处理的优缺点。
第二章：介绍了数字图像处理的机构、特点、研究内容以及本课题涉及到的变换原理。
第三章：介绍了MATLAB的概况、特点和利用MATLAB GUI设计平台的步骤。
第四章：展示了实验仿真的代码及结果。
第2章 数字图像处理技术的基础
2.1 数字图像处理的介绍
数字图像处理（Digital Image Processing）是利用数学公式算法通过计算机对数字图像进行处理的方法和技术，主要包括：去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等。与以前的图像处理方法相比，数字图像处理时是一种颠覆传统的方法和技术，它更加快捷、简洁和方便，它彻底改变了人们传统意义上的图像处理思想，数字图像处理已经成为一种新型和主流的图像处理技术[3]。
图2-1数字图像处理系统的构成
2.2 数字图像处理的特点
2.2.1优点
l 再现性好
数字图像处理在处理图像的过程中不会改变图像的质量，只要原图像的数字信息正确的展示在原稿上，那么图像在处理完后依然可以完整的展现出来。
l 处理精度高
现在图像阵列都很大，一幅模拟图像会根据人们的需要被转化成任意大小的二维数组，并且人们对图像的像素精度要求越来越高。数字图像处理中不论图像的像素精度有多高，只要在处理时改变一下程序的数组参数就能满足用户的需求了[4]。
l 适用面宽
现在图像的获取渠道很多，不管图像以何种的方式获取，只要图像信息以变数字编码形式表示出来，都能用二维数组表示的灰度图像组合而合成，都能被计算机识别和处理。因此，数字图像处理应用面非常的广，可以说是适应于任何一种图像。
摘要
数字图像处理作为一个可以方便处理图像的技术，已经在农业、工业、医学等各个领域发挥出巨大的作用，已经越来越受到人们的重视。随着计算机水平的飞速发展，数字图像处理能更加快速，有效的解决人们所需的各种问题，因此多功能的数字图像处理平台的开发是具有跨时代的意义的。MATLAB为用户提供了丰富的运算工具和强大运算能力，使得图像处理变的快捷和简单。本课题利用MATLAB的图像用户平台（GUI）设计了一个可以实现多功能处理的实验平台，该平台可以实现图像变换、图像压缩、图像分割三种图像处理方法。该平台界面友好、简洁，功能强大并且操作简单、方便、快捷，能处理人们日常生活中所需要的的图像变化处理。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:数字图像处理MATLAB平台设计
目录
第1章 绪论 1
1.1课题研究的目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本论文主要研究内容 2
第2章 数字图像处理技术的基础 3
2.1 数字图像处理的介绍 3
2.2 数字图像处理的特点 3
2.2.1优点 3
2.2.2缺点 4
2.3 数字图像处理的研究内容介绍 5
2.3.1图像的转化和存储 5
2.3.2图像视觉优化 5
2.3.3图像理解 6
2.4课题涉及到的图像处理原理简介 6
2.4.1图像平移 6
2.4.2图像镜像 6
2.4.3图像缩放 7
2.4.4图像倒置 8
2.4.5图像旋转 8
2.4.6图像压缩 9
2.4.7图像分割 10
第3章 MATLAB简介 13
3.1MATLAB的概述 13
3.2MATLAB的特点 13
3.3 MATLAB图形用户界面（GUI）介绍 14
3.3.1 GUI基本概念 14
3.3.2 GUI如何工作 14
3.3.3 如何创建MATLAB GUI 14
3.4GUI界面设计过程 14
3.4.1 初步规划用户图形界面 14
3.4.2设计MATLAB的GUI 14
第4章 数字图像处理实验仿真 15
4.1 数字图像处理平台内容 16
4.2软件仿真代码及结果 16
4.2.1图像变换 16
4.2.2图像压缩 22
4.2.3图像分割 24
总结和分析 27
参考文献 28
致谢 29
第1章 绪论
1.1课题研究的目的和意义
数字图像处理就是根据相应的算法通过计算机或者其他的数字硬件来对图像进行性相应的处理和变换，从而使图像更加实用。数字图像处理主要解决图像采集、图像变换、图像增强、图像复原、图像编码和图像分割技术。
由于计算机处理能力的提高和数学理论的完善，尤其是离散数学理论的提出和完善。数字图像处理技术不仅在独自发展和完善，还越来越广泛地与其他学科和技术相互联系和渗透，因此图像作为人传递信息的媒介和信息载体的展示已经在人们的日常生活中发挥出越来越重要的作用。目前数字图像处理技术的应用已经体现在农牧业、林业、军事、工业和医学等各个方面与人们的日常生活息息相关，越来越多的领域需要数字图像技术的支持。
设计一个可以处理图像变换、图像压缩、图像分割等多功能图像处理平台很方便人的使用，节省许多时间，因此能解决综合问题的实验平台是当前生产应用的主流方向。
1.2国内外研究现状
早在20世纪50年代，由于许多项目如农业、工业、医疗保健、军事等都需要对图像进行处理，并且当时的计算机水平应经可以满足数字图像处理技术的要求，所以在20世纪60年代初期图像处理这门新型的技术发展起来了。早期的图像处理的目的是为了提高图形的质量和改善图像的效果，随着科技的发展人们已经不满足于当前的图像制作水平了，数字图像处理的技术的提高时大势所趋和适应时代潮流的，因此研究和开发新的多功能数字图像处理平台是十分有市场前景的，非常值得人们去尝试[1]。
目前，数字图像处理的实验平台主要是建立于图像处理工具箱和基于函数编程的。直接使用matlab、labview等软件提供的组件直接编程就是所谓的图像处理工具箱，用户可以直接利用在用户图形界面建立所需的实验平台。
国内中清华大学研制的数字图像处理实验开发系统“TDB—IDK”在数字图像处理系统中处于领先的地位，这个产品是基于TMs320c6000 DSP数字信号处理器的高级视频和图像处理系统，这款软件适应于学校和企业对数字图像处理技术的研究与开发。此外南京东大互联技术有限公司也在数字图像处理方面研究颇深，他们研制的数字图像采集传输与处理实验软件介绍了数字图像的采集、传输与处理等基本的方法和理论。软件还能为用户展示出图像的灰度直方图、图像格式转换和文件结构等。
在国外很多用于广告策划和图像修饰处理的软件比如PHOTOSHOP，PAINTSHOP，是不适合学习研究的。当然随着计算机技术的不断发展，很多用于学习研究的的软件被开发出来，这些软件是基于图像处理技术基本知识的理解与掌握的，代表作为美国Southern Illinois University开发的CVlPtools计算机视觉与图像处理实验软件，初学者可以通过这款软件来自己创建图像处理实验平台。然而这款软件的缺点十分明显，用户交互界面不是十分友好，而且软件经常会出现系统错误，能实现的功能不多切实固定的，用户不能自己定义功能，只能靠着软件开发者自己更新软件。随后我国某些大学或科研单位也根据相应的研发需求开发了图像处理软件，并且投入了生产使用[2]。
目前的图像处理软件都存在着各种各样的问题，比如用户交互界面不友好、数据参数无法修改，拓展性不强等，不能满足所有人的需求，所以新的图像处理平台急需被开发出来能满足所有人的需求。因此新的图像处理平台必须具备以下几个特点：(1)可移植性、可扩展性强(2)界面友好，操作简单方便(3)便于二次开发。以现在科技的发展速度，相信在不就得将来这款软件就会问世来服务用户了。
1.3本论文主要研究内容
本论文的主要研究工作如下：
第一章：主要介绍声数字图像处理的研究背景以及国内外数字图像处理技术的发展及研究状况，并概括了数字图像处理的优缺点。
第二章：介绍了数字图像处理的机构、特点、研究内容以及本课题涉及到的变换原理。
第三章：介绍了MATLAB的概况、特点和利用MATLAB GUI设计平台的步骤。
第四章：展示了实验仿真的代码及结果。
第2章 数字图像处理技术的基础
2.1 数字图像处理的介绍
数字图像处理（Digital Image Processing）是利用数学公式算法通过计算机对数字图像进行处理的方法和技术，主要包括：去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等。与以前的图像处理方法相比，数字图像处理时是一种颠覆传统的方法和技术，它更加快捷、简洁和方便，它彻底改变了人们传统意义上的图像处理思想，数字图像处理已经成为一种新型和主流的图像处理技术[3]。
图2-1数字图像处理系统的构成
2.2 数字图像处理的特点
2.2.1优点
l 再现性好
数字图像处理在处理图像的过程中不会改变图像的质量，只要原图像的数字信息正确的展示在原稿上，那么图像在处理完后依然可以完整的展现出来。
l 处理精度高
现在图像阵列都很大，一幅模拟图像会根据人们的需要被转化成任意大小的二维数组，并且人们对图像的像素精度要求越来越高。数字图像处理中不论图像的像素精度有多高，只要在处理时改变一下程序的数组参数就能满足用户的需求了[4]。
l 适用面宽
现在图像的获取渠道很多，不管图像以何种的方式获取，只要图像信息以变数字编码形式表示出来，都能用二维数组表示的灰度图像组合而合成，都能被计算机识别和处理。因此，数字图像处理应用面非常的广，可以说是适应于任何一种图像。
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