图像预处理技术概述_-毕业论文

河南科技学院2012届本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：图像预处理技术概述学生姓名：朱银磊所在院系：信息工程学院所学专业：计算机科学与技术学生学号：20081514206导师姓名：吴效莹完成时间：2012年4月30号图像预处理技术概述摘要图像预处理技术就是在对图像进行正式处理前所做的一系列操作，因为图像在传输过程和存储过程中难免会受到某种程度的破坏和各种各样的噪声的污染，导致图片丧失了本质或者偏离了人们的需求，而这就需要一系列的预处理操作来消除图像受到的影响。总的来说图像预处理技术分为两大方面，即图像增强和图像复原技术。图像增强技术在图像预处理中占有较大的比重，是图像处理所必须的步骤，它与图像复原的不同之处在于图像复原是以恢复图像原来的本质为目的，而图像增强是以突出人们需要的特征并且弱化不需要的特征为原理的。图像增强的方法很多，有灰度变换、直方图修正、图像平滑去噪、伪彩色处理等等。灰度变换是图像增强技术中的一种简单的点运算处理技术，而直方图修正则是基于灰度变换而来的能够更好的显示和处理图像，然而上述两种只能够处理一些要求不高的图像，去噪功能很弱。而图像平滑减噪则是图像增强的主要方面，是以对图像进行平滑和去噪为目的的最常用的预处理方法，在现代社会图像预处理研究中有着举足轻重的作用。本文先着手介绍图像预处理的基础知识和灰度变换、直方图修正这两种图像预处理方法的原理，而后重点介绍了几种噪声的模型和基于这些噪声的平滑去噪的方法及其原理，并分析其优缺点。最后以基于中值滤波的图像平滑去噪方法为基础，提出一种自适应中值滤波算法并进行探讨。关键词：图像预处理，图像增强，平滑去噪，中值滤波AbstractImagepre-processingtechnologyismadebeforetheformalprocessingoftheimageseriesofoperations,becausetheimageduringtransmissionandstorageprocesswillinevitablybesomedegreeofdamageandavarietyofnoisepollution,resultinginpictureslostthenatureofordeviationfromthepeople'sneeds,whichrequiresaseriesofpreprocessingoperationstoeliminatetheimpactoftheimage.Overallimagepre-processingtechnologyisdividedintotwoaspects,namely,imageenhancementandimagerestorationtechniques.Imageenhancementtechniquestoaccountforalargeproportionoftheimagepre-processingisanecessarystepintheimageprocessing,imagerestorationistoimagerestorationistorestoretheoriginalimageoftheessenceforthepurposeofimageenhancementisbasedontheprominentpeopleneedcharacteristicsandweakentheunwantedcharacteristicsoftheprinciple.Imageenhancementmethod,therearemanygrayleveltransformation,histogramequalization,imagedenoising,pseudo-colorprocessing.Gray-scaletransformationisthebasisandfoundationoftheimageenhancementtechnologybasicallyallimageenhancementandgray-scaletransformation.Imagedenoising,imageenhancement,playsanimportantroleinmodernsociety.Thisarticlefirststartedtointroducethebasictheoryofthebasicknowledgeandthegray-scaletransformationoftheimagepre-processing,afterthefocusofseveraldenoisingmethodsandprinciples,atthesametimetheyalsodosomebasiccomparisons,finally,basedonthemedianfilterimagedenoisingmethodbasedon,toexplorethemedianfilteringofroomforimprovement.KeyWords:imagepre-processing,imageenhancement,imagedenoising,medianfilter目录第一章绪论.........................................................51.1课题研究的目的意义...........................................51.2课题研究的国内外现状及应用...................................51.3论文安排及主要研究问题.......................................8第二章图像预处理基础...............................................92.1图像预处理基础知识...........................................92.2图像增强技术.................................................92.3图像复原技术................................................102.4图像去噪质量评价标准........................................102.5matlab软件与图像预处理.....................................11第三章图像灰度化及灰度变换........................................123.1图像灰度化..................................................123.1.1灰度的概念................................................123.1.2图像灰度化介绍............................................133.1.3图像灰度化的实现..........................................133.1.4灰度化实现例子.............................错误!未定义书签。3.2灰度变换.....................................错误!未定义书签。3.2.1灰度变换概念..............................................143.2.2灰度变换的分类.............................错误!未定义书签。3.2.3灰度变换实例...............................错误!未定义书签。第四章图像平滑去噪.................................错误!未定义书签。4.1噪声基本介绍................................................174.2图像噪声模型................................................174.3图像平滑去噪................................................184.3.1局部平滑法（均值滤波）....................................194.3.2灰度K点平均法.............................错误!未定义书签。4.3.3最大均匀性平滑.............................错误!未定义书签。4.4算法总结.....................................错误!未定义书签。第五章总结与展望..................................................28致谢...............................................................28引用文献...........................................................29第一章绪论1.1课题研究的目的意义冈萨雷斯曾在其著作中提到，视觉是人类感觉中最高级的，而图像又在人类的感知中起着重要的作用。图像作为一种重要的信息源，通过对图像的处理和预处理可以帮助我们了解信息的内涵，增强对信息的把握度，然而图像容易受到损坏或噪声污染，失去原来的信息，因此图像预处理就是在这一需求下应运而生的。图像预处理作为图像处理的重要组成部分，对于人们获得货真价实的图像信息以及复原图像本来的面目具有决定性的作用。图像预处理顾名思义就是在图像分析中，对我们输入的图像进行特征抽取、分割及匹配前所进行的处理。进行图像预处理主要目的是为了消除图像中无关紧要的信息，恢复有用的真实的信息，增强相关信息的可检测性和最大限度地简化我们需要的数据，从而增加特征抽取、图像分割、匹配和识别等后续图像处理步骤的可靠性。因此对图像进行预处理就成了人们获得图像信息的首要解决的事情，然而人们对于图像预处理的知识了解不是很多，而且图像预处理方法繁多，单单就平滑处理来说就有好多种方法，它们相比有哪些优缺点，以及中值滤波有何改进之处，这就是本文要探讨和研究的地方，当然对于图像预处理来说是一个广阔的学科，应用广，分类细，但是远远不能满足社会当今的需求，自身也在不断的完善和发展，有很多新的方面需要探索。本文只就一些图像预处理中平滑处理及中值滤波、均值滤波的主要方法和算法进行分析，然后以中值滤波为例进行探讨并总结归纳出观点，以此来给人们提供一些了解和学习图像预处理的基础性知识，方便以后更系统的学习图像预处理。1.2课题研究的国内外现状及应用、目前人类已经进入一个高速发展的信息时代，有80%的信息来自图像，科学研究和技术应用中，图像处理技术已成为不可缺少的手段。国外最早的数字图像处理技术出现在20世纪50年代末，当时的电子计算机技术已经发展到一定水平，人们开始利用它处理图像信息，而数字图形处理作为一门独立的学科形成于20世纪60年代初期。早期的图像处理的主要是为了改善图像的质量，首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室。他们对航天探测器发回的几千张月球图片进行了图像处理，比如图像几何校正、灰度变换、图像平滑减噪、直方图修正等等并由计算机成功的绘制出了月球表面地图，为人类的登月梦想奠定了基础，也推动了数字图像处理这门学科的出现。此后世界上许多机构也加强了对图像处理技术的研究，同时图像处理的应用范围也从空间研究扩展到各个领域，特别是在医学上取得了巨大的成就。从1970以后，随着计算机和人工智能的迅速发展，数字