基于小波变换的图像增强方法及应用

论文编码：GT20033411584本科生毕业论文基于小波变换的图像增强方法及应用论文作者：刘垹专业（方向）：刑事科学技术(公安图像)年级：2003级学号：20035272指导教师：毕阿华完成日期：2007年5月10日基于小波变换的图像增强方法及应用I摘要随着计算机技术和数码影像技术的发展，数码影像技术在公共安全领域中获得广泛的应用，特别是关于数码影像技术在刑事案件现场记录和痕迹物证检验方面的应用规范和技术创新成为当今刑事科学技术研讨的重要课题。在公安实践中，刑事案件的发生具有随机性和突发性，有些案件现场属于夜间室外现场或者环境照度极低的室内现场，现场的光线照度严重不足，这就容易导致现场拍摄的数码图像质量低下，这些图片往往都达不到实际应用的需求，为公安后期侦查破案工作带来不必要的麻烦，因此提高数字图像的质量对公安工作具有十分重要的意义。基于小波变换是一种实用的数字图像处理技术，主要目的是增强图像细节特征的同时兼顾人眼的视觉效果。事实上，一个良好的图像增强处理方法应当在保持原始图像边缘、轮廓和细节特征清晰度的前提下，尽可能有选择的突出观察者感兴趣的细节，提高图像视觉质量，这就是研究数字图像增强处理所要追求的目标。本文着重介绍的是利用高频加强法突出图像的细节特征，实验结果表明该种方法能有效的提高数字图像质量，满足公安工作的实际应用。可以预见，有效地解决图像质量低下的问题，并增强图像的细节特征，将极大地提高刑事案件现场数码照片的质量，实现数码影像技术的应用价值，更好地为打击犯罪、保障社会稳定服务。关键词：数码摄影图像增强小波变换MATLAB中国刑事警察学院本科毕业论文IIABSTRACTTitle:ImageenhancementbasedonwavelettransformanditsapplicationsWiththedevelopmentofcomputertechnologyanddigitalimagingtechnology,digitalimagingtechnologyiswidelyappliedinthepublicsecurityfield,especiallyfortheapplicationofstandarddigitalimagingandinnovationoftechnologyonrecordandtraceevidenceexaminationofcriminalcaseshasbecomeanimportanttopicinthestudyofcriminalscienceandtechnology.Inthepracticeofpublicsafety,criminalcaseisrandomandburst,somecaseshappenedoutdoorsatnightorindoorsindimfield,theintensityoflightinthefieldisinsufficientseriously,whichleadtothelowqualityofdigitalimageaboutthescene,thesepicturesarenotuptothedemandofpracticalapplication,whichbringunnecessarytroubleforpoliceondetectingworklater,thus,improvingthequalityofdigitalimageisofimportantsignificancetotheworkofpublicsafety.Thedigitalimageprocessingtechnologybasedonthewavelettransformispractical,themainpurposeistoenhancethedetailsoftheimagefeaturesandkeepingthevisualeffectaswell.Infact,agoodimageenhancementprocessingmethodshouldkeeptheedge,contouranddetailfeaturedefinitionoftheoriginalimagefirst,then,selectoutstandingdetailsthatobserversareinterested,improvetheimagevisualquality,thisisthegoalofstudyingtheenhancementofdigitalimage.Themainlycontentofthispaperisusingthemethodofhighfrequencyenhancementtomaketheimagefeatureoutstanding,theexperimentalresultsshowthatthismethodcanimprovetheimagequalityeffectively,satisfythepracticalapplicationofpublicsecurity.Wecanpredictthatsolvingtheproblemoflowimagequalityeffectively,andenhancingtheimagedetailswillimprovethequalityofcrimescenephotosincriminalcase,makingthevalueofapplicationindigitalimagingtechnologycometrue,providingthebetterserviceforfightingagainstcrimeandpreservingthestabilityofsociety.Keywords:DigitalPhotography,Imageenhancement,Wavelettransform,MATLAB中国刑事警察学院本科毕业论文III目录引言...........................................................11数字图像增强处理..............................................21.1数字图像增强处理的概念.......................................21.2数字图像增强处理的主要方法...................................21.3数字图像处理技术的发展状况...................................32小波变换原理与应用............................................32.1小波变换的概念及原理.........................................32.2小波变换在数字图像处理方面的应用.............................53基于小波变换的图像增强方法.....................................63.1基于小波变换的增强图像原理...................................63.2基于小波变换的图像增强方法实现...............................74实验结果及分析...............................................104.1实验器材与检材..............................................104.2实验方法与步骤..............................................114.3实验结果分析................................................12结论..........................................................15参考文献......................................................16致谢..........................................................18中国刑事警察学院本科毕业论文第1页引言目前，在公安实践工作中，视听资料作为新刑事诉讼法所规定的第七类证据使得公安图像技术具有在侦查中为破案提供犯罪线索，收集犯罪证据和为判案提供必要依据的现实意义，但是现场拍摄的数字图像由于客观条件的限制，我们所得到的数字图像常常伴随着图像对比度低、质量低下和图像识别率不高的问题，有些甚至达不到公安实际应用的需求，因此，利用图像增强技术我们可以把我们对数字图像感兴趣的部分，有选择的、尽可能的凸显出来，或将我们不感兴趣的部分有选择的进行削弱或者除去，以求达到观察者的需求，充分体现数字图像的细节特征。虽然目前国内外有很多种图像增强技术，这些技术可以很好的提高图像的对比度，观察效果也比较理想，但这些图像增强技术在提高对比度的同时也放大了噪声对数字图片的干扰。小波变换是一种快速发展的信号分析方法，能从多尺度、多角度提取数字图像的信号特征，并且能实现信噪分离，因此在实际公安工作中发挥着至关重要的作用，小波变换继承与延拓了“短时傅立叶变换局部化”的思想，同时也克服了窗口大小不随频率变化等缺点，能够提供一个随频率改变的时间—频率窗口，是进行信号时频分析和处理比较理想的一种方法。小波通过变换能把所关心的和感兴趣的细节特征充分的表现出来，使之容易观察。可以预见，基于小波变换的图像增强方法将在很大程度上改善数字图像的质量使图像增强技术更好的服务于公安工作，为打击犯罪，维护社会稳定提供有力的技术支持。随着科技的不断发展，国内外出现了很多图像增强的方法，虽然这些图像增强方法在处理数字图像时也具有一定的效果，但是这些图像增强方法只是增强分解后代表的小波系数，对数字图像的低频分量并没有做出与之相对应的改变，因此导致了处理后的数字图像灰度基本上没有什么太大的变化，这就决定了这些图像处理方法在处理低对比度数字图像时效果不是很理想，同时，这些方法也并未考虑到人眼的视觉效果。而小波变换恰恰为解决这一问题提供了可行性，小波变换因其具有良好的多分能力及相关性较强的特点，能使数字图像实现很好的信噪分离，在增强图像细节特征的同时能有效的抑制噪声带来的干扰。小波分析以其在空间域和频率域具有良好的局部化特征的优势，可以在增强数字图像质量的同时提高图像对比度，使图像更容易被我们所鉴别，更有利于观察者观察图像的细节特征，成为处理低对比度疑难图像的理想方法。本课题所提出的基于小波变换的图像增强方法可以很好地提高图像的对比度和完成图像的去噪，使图像的细节特征更为明显，同时还兼顾了人眼的视觉效果，是一种比较理想的图像增强方法。随着数字图像技术的快速发展和在公安、司法领域广泛应用，利用数字图像处理方法增强和分析疑难图像，为案件的侦查破案提供强有力地技术支持，已成为打击犯罪的必然趋势，因此，将基于小波变换的图像增强方法运用到公安实践中，总结一基于小波变换的图像增强方法及应用第2页般性规律，从而指导公安实践工作，具有着重要的现实意义。1数字图像增强处理1.1数字图像增强处理的概念数字图像增强的概念是指是有选择的去突出所选择的数字图像中的某些特定的细节信息，对某些我们不感兴趣或不需要的细节信息，进行有选择的削弱或除去的的图像处理方法。这么做的要达到的目的就是运用一系列的数学方法去增强图像，常用的变换手段有选择的去提高图像中的对比和清晰程度。图像中的对象通常是指痕迹检验鉴定所要研究的目标，顾名思义就是各类痕迹物证，如行为人的相貌，书证，犯罪嫌疑人指纹、足迹和犯罪所用的工具，而图像中的载体主要是指承载对象的各类课题，例如各类光滑镜面，浅色、深