摘 要

在过去的几十年里面，数字图像处理技术有了深入发展，各行各业都对图像处理技术提出了更高要求。MATLAB图形处理功能十分强大，并且可以实现计算结果和编程的可视化，用MATLAB进行图像处理已经成为一种便捷的选择。我们可以通过MATLAB GUI创建图像用户界面，设计搭建软件平台，嵌入相关算法来进行图像处理。

本文首先介绍了图像处理方面的一些基本理论，例如图像的灰度重采样，傅里叶变换，噪声模型等；接着介绍了MATLAB GUI的有关知识，阐述图像处理软件平台是如何完成具体设计的。图像处理软件平台实现的功能有几何变换、图像压缩、图像变换、边缘检测、图像加噪及滤波。接着对本平台的具体功能进行了测试，并对图像处理结果进行了分析与比较。测试结果证明，基于MATLAB GUI的图像处理软件平台可以使图像处理操作直观化、便捷化。

关键词：MATLAB；GUI；数字图像处理

Abstract

In the past few decades, digital image processing technology has developed deeply. And various industries have put forward higher requirements for image processing technology.The graphics processing function of MATLAB is very powerful, which can achieve the visualization of calculation results and programming. Today, using MATLAB for image processing has become a trend. We can create an image user interface through MATLAB GUI, design and build software platform, and embed relevant algorithms to do image processing.

This paper first briefly introduces some basic theories of image processing, such as Grayscale resampling, Fourier transform, noise model and so on.Then, the basic knowledge of MATLAB GUI and how the system is designed to be completed are introduced.This system has realized some functions in image processing technology, such as geometric transformation, image compression, image transformation, edge detection, image denoising and filtering. Then the specific functions of the system are tested, and the image processing results are analyzed and compared. The test results show that the image processing software platform based on MATLAB GUI can make the image processing operation intuitive and convenient.

Key Words: MATLAB；GUI；Digital Image Process

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3论文研究内容及结构 2

第2章 相关理论与技术 3

2.1 几何运算 3

2.1.1 图像的镜像 3

2.1.2 图像的旋转 3

2.1.3 灰度重采样 3

2.2图像变换 4

2.2.1 傅里叶变换 5

2.2.2离散余弦变换 5

2.2.3 Hough变换 5

2.2.4 Radon变换 6

2.3图像压缩 6

2.3.1 DCT压缩 6

2.3.2 小波压缩 6

2.4边缘检测 7

2.4.1 Roberts边缘检测算子 7

2.4.2 Prewitt算子边缘检测 7

2.4.3 Sobel算子边缘检测 8

2.4.4 Canny算子边缘检测 8

2.4.5 Laplacian算子边缘检测 8

2.5 图像复原 8

2.5.1 噪声模型 8

2.5.2 空域滤波原理 9

2.5.3 频域滤波原理 10

第3章 整体方案设计与系统实现 11

3.1 系统平台简介 11

3.2 整体设计思路 11

3.3 各模块的实现 13

3.3.1 几何变换模块 13

3.3.2 图像压缩模块 15

3.3.3 图像变换模块 17

3.3.4图像滤波模块 18

3.3.5 边缘检测模块 19

第4章 系统测试与结果分析 20

4.1 图像几何变换功能测试与结果分析 20

4.2 图像压缩功能测试与结果分析 23

4.3 图像变换功能测试与结果分析 25

4.4 图像边缘检测功能测试与结果分析 28

4.5 图像滤波功能测试与结果分析 31

第5章 总结与展望 34

5.1 课题总结 34

5.2 课题展望 34

参考文献 36

致 谢 37

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

在信息化不断发展的今天，我们周围充斥着各种各样的信息。而图像，是我们获取信息的重要途径，人们对图像信息的需求日益增长。如何从大量的图像中获得所需要的信息，成为了研究的关键。在过去的几十年里面，计算机技术发展迅速，计算机得到了普及，大规模集成电路技术不断成熟，人们对数字图像处理技术的研究也有了深入发展，数字图像处理在各领域都有着广泛应用^[1]。例如在医学领域可对医学图像进行加工处理，有利于医学工作者进行诊断；在生物领域可应用于指纹识别、虹膜识别等；在航天航天方面对摄影图像进行处理，进行目标探测等。

MATLAB 在算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算方面应用广泛，它以矩阵为基本数据单位，在一些问题的处理上要比用其它语言更为便捷。MATLAB图形处理功能十分强大，并且可以实现计算结果和编程的可视化，因此广受图像处理工作者的欢迎^[2]。在今天，用MATLAB进行图像处理已经成为一种趋势。然而不是每个人都善于编程，如果要对计算机输入大量的指令才能实现相应的功能，无疑会给图像处理工作带来极大的不便。GUI（人机交互图形化用户界面设计）是计算机技术发展的重大成果，帮助非专业用户通过鼠标进行操作，非常方便直观。因此我们可以通过MATLAB GUI创建图像用户界面，设计搭建软件平台，嵌入相关算法来进行图像处理^[3]。

1.2 国内外研究现状

数字图像处理的内容非常多。由于外部噪声和系统内部噪声的影响，在进行数字图像处理的时候要对图像噪声进行处理。图像增强的主要目的就是滤除噪声，降低噪声干扰。就目前的发展情况来看，可以在空间域内根据不同方式对像素及像素的不同邻域进行运算，也可以在频率域内进行低通滤波。也就是说，减少噪声主要通过对频率域或者空间域进行处理，这就涉及到了图像变换。如果在空间域对图像进行处理需要大量复杂繁琐的运算，我们通常转换到其他域进行处理。常用的技术是小波分析，它非常适用于对非稳定信号的处理。我们每天产生各种图像，数量非常庞大，由于存储空间和传输技术的限制，经常不能有效的对图像进行处理，所以需要在保证图像质量的前提下，对图像进行压缩编码^[4]。目前，图像压缩编码技术已经不断成熟。除此以外，还有图像复原，图像重建，图像分割技术。

随着科技不断进步，低成本硬件相关技术不断成熟，可以预见到数字处理技术会广泛应用于各行各业。例如在航天航空领域，从1964年成功的绘制出月球图片，到目前在国际上不少国家通过侦查飞机对目标地区进行空中摄影，图像处理技术极大方便了对摄影图片的处理，图像处理技术有了极大进步。就国内的发展情况来看，研究成果主要集中在理论上，如诊断、图像压缩编码以及目标识别等方面^[5]。未来的发展方向是将理论与实际相结合，让数字图像处理技术更好的应用于生活。