摘 要

随着互联网的迅猛发展，人们对于数字图像的需求越来越多。与此同时，数字图像处理技术也得到了高速发展。各种数字图像处理的算法的出现，也极大地丰富了数字图像处理的技术手段。由于计算机硬件的不断更新迭代，使得计算机对图像处理的速度越来越快，从而使得数字图像处理技术广泛应用于各个领域。图像增强作为图像处理技术的重要组成部分，该技术使得数字图像在移动互联网的时代广受欢迎。由于图像处理的信息量和运算量比较大，需要使用稳定且可靠的数字图像处理软件MATLAB来承担运算任务。

本文是基于MATLAB软件对数字图像处理技术中图像增强技术进行研究，采用经典lena人像图作为图像增强的主要图片，使用不同的算法进行处理。本文主要从空域法、频域法和彩色图像增强三大方面进行研究其算法的差异性和时效性，同时搭建图像增强算法的GUI界面。外文翻译为彩色图像的自然增强。

关键词：MATLAB；数字图像；图像增强

Abstract

With the rapid development of the Internet, there is an increasing demand for digital images. At the same time, digital image processing technology has also been developed at a high speed. The emergence of various digital image processing algorithms has greatly enriched the technical means of digital image processing. Because of the continuous updating and iteration of computer hardware, the speed of computer image processing is faster and faster, which makes digital image processing technology widely used in various fields. Image enhancement is an important part of image processing technology, which makes digital image popular in the era of mobile internet. Because of the large amount of information and computation in image processing, it is necessary to use the stable and reliable digital image processing software MATLAB to undertake the operation task.

In this paper, image enhancement technology in digital image processing technology is studied based on MATLAB software. Classical Lena human image is used as the main image of image enhancement, and different algorithms are used for processing. This paper mainly studies the difference and timeliness of the algorithm from three aspects: spatial domain method, frequency domain method and color image enhancement, and builds the GUI interface of the image enhancement algorithm.

Keywords: MATLAB; Digital Image; Image Enhancement

目 录

第1章 绪论 1

1.1目前研究现状 1

1.2研究的目的和意义 1

1.3研究的主要内容 2

第2章 相关技术知识介绍 3

2.1数字图像简介 3

2.1.1数字图像概述 3

2.1.2数字图像分类 3

2.1.3常见的数字图像格式 3

2.1.4数字图像增强概要 3

2.2 MATLAB基本知识简介 5

2.2.1MATLAB的发展历史 5

2.2.2 MATLAB语言 5

2.2.3MATLAB GUI图形界面 6

2.2.4MATLAB的应用 6

第3章 灰度图像增强算法 7

3.1空域法 7

3.1.1基于灰度变换之反转变换 7

3.1.2直方图均衡化 8

3.1.3图像平滑 9

3.1.4几种不同梯度算子的锐化 10

3.2频域法 16

3.2.1低通滤波 16

3.2.2高通滤波 19

3.2.3同态滤波 19

第4章 彩色图像增强算法和GUI搭建 22

4.1颜色模型 22

4.1.1RGB模型 22

4.1.2HSI模型 23

4.1.3HSI模型与RGB模型相互转换 24

4.2彩色图像增强的基本概念 25

4.3彩色图像直方图均衡化 25

4.4伪彩色处理 27

4.5假彩色处理 29

4.6 GUI界面设计 31

第5章 总结与展望 34

5.1本文总结 34

5.2展望 34

参考文献 36

附录 37

致谢 38

第1章 绪论

1.1目前研究现状

数字图像处理技术起源于20世纪50年代中期。那时，计算机技术开始在一些领域得到应用，科学家们开始考虑使用计算机进行数字图像研究。之后，在上世纪60年代开始发展成一门学科。在早期的时候，人们主要用于对于图片的质量进行改进。但是随着技术的发展，数字图像技术开始应用各大行业。其中首次在太空探索中应用，使用图像处理技术对拍摄的图片进行图片矫正，去噪，翻转变换等处理。之后，美国的宇宙飞船“徘徊者8号”和“水手号”在太空宇宙拍摄了大量的照片^[1]。对于这些难得的图片，进行了一系列复杂的数字图像处理，使得原来的图像对比度^[2]、清晰度和观赏质量大大提高了。通过这一事件和此后航天技术的发展，数字图像处理技术逐步在航空航天领域应用。

随着计算机技术和电子硬件的发展，图像增强技术逐渐涉及人类日常生活和社会发展的方方面面。之前，数字图像处理技术主要应用于航空航天，工业生产，公共安全，生物医学等领域。但是随着计算机的蓬勃发展，数字图像处理技术开始在其他行业得到广泛的应用。通过计算机的应用程序，进行图片的对比度和亮度增强，达到增强图片的效果。借此，可以解释X射线和工业、教育、医疗等领域的应用。比如，在考古中对远古残缺的图像进行图像复原，在生物学中，利用电子显微镜采集图像信息，然后利用数字图像处理技术提高图像质量，方便科研人员观察和研究。

直方图均衡处理是图像增强技术常用的方法之一。在20世纪90年代，数字图像的直方图均衡化思想逐渐被提出，使用直方图均衡化使得图像的噪声减小，清晰度更高。各种各样的直方图均衡化算法先后被提出。常用的直方图均衡化算法包括二维子图直方图均衡算法，最小均方差双直方图均衡算法。其他较为复杂的算法也在随后被提出，且算法的处理效果相当不错。