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基于图像增强技术的频域滤波算法
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更新于2023-03-16
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本文档是基于图像增强技术的频域滤波算法研究,主要是关于图像增强的频域滤波算法。
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摘 要: 图像增强处理技术是图像处理领域中一项基本的,也是很重要的技术,一直是
图像处理领域中不可回避的研究课题。因为一幅图像总是可能受到各种因素的干扰影响,
造成图像质量的下降。图像增强包含两个方面内容:一是消除噪声,二是增强或保护图
像特征。对图像恰当增强,能使图像去噪的同时特征得到较好保护,使图像更加清晰明
显,从而提供给我们准确的信息。常用的图像增强技术各有其特点和效果。
论文在介绍图像频域增强原理的基础上,在频域内通过对 低通滤波器
增强方法进了研究,介绍了相关的理论和数学模型,并给利用 工具进行实现。
通过各种滤波后图像比较,实验证明在质量较差的图像中,选择不同的滤波算法对图像
的增强在准确性上均有不同。
关键词:图像增强;低通滤波器;
Abstract: Image enhancement in image processing technology is a basic and very
important technology, the field of image processing has been a research topic can not be avoided.
Because an image is always possible interference by various factors, resulting in a decline in
image quality. Image enhancement includes two aspects: First, eliminate the noise, the second is
enhanced (or protected) image features. Appropriate image enhancement, image denoising can
be well protected at the same time features, to make the image more clearly evident, thus
providing us with accurate information. Commonly used image enhancement techniques have
their own characteristics and effects.
Paper, introducing the principle of image enhancement based on frequency domain, in the
frequency domain through the Butterworth low-pass filter enhancement into the study, describes
the relevant theoretical and mathematical models and tools to use MATLAB implementation.
After filtering through a variety of image comparison, real proof of poor image quality, choose a
different algorithm for image enhancement filter of accuracy are different.
1
Key words: Image enhancement; Butterworth low-pass filter; MATLAB.
目 录
1 绪论.....................................................................................................................................................................3
1.1 课题研究的背景和意义..........................................................................................................................3
1.2 国内外研究情况......................................................................................................................................5
1.2.1 图像增强技术国外发展状况.......................................................................................................5
1.2.2 图像增强技术国内发展状况.......................................................................................................6
2 频域图像增方法.................................................................................................................................................7
2.1 引言..........................................................................................................................................................7
2
2.2 频域增强定义和步骤..............................................................................................................................7
2.3 低通滤波..................................................................................................................................................7
2.4 高通滤波..................................................................................................................................................9
2.5 带通和带阻............................................................................................................................................10
2.6 同态滤波................................................................................................................................................11
2.7 小结........................................................................................................................................................11
3 频域增强实例...................................................................................................................................................12
3.1 低通滤波器............................................................................................................................................12
3.2 巴特沃斯低通滤波器............................................................................................................................13
3.2.1 程序代码.....................................................................................................................................14
3.2.2 运行结果.....................................................................................................................................15
4 结束语...............................................................................................................................................................16
5 总结及展望.......................................................................................................................................................17
本论文论述了频域图像增强方发和一些基本原理。分析了四种高低滤波器,分析比较出他们中的优缺
点。重点描述了低通滤波器设计原理以及巴特斯沃低通滤波器除噪过程。针对具体情况完善了原有滤
波器的不足。同时加强了对 MATLAB 理解以及能熟练的掌握操作方法。................................................17
图像的频域增强在是图像增强的基础。而频域图像增强在当代社会各个领域都有着广泛运用:医学上
进行拍片分析病症,地理学上空中遥感星球表面分析,海洋遥感,现实犯罪指纹取证都用到图片图像
分析。图像的频域增强起着关键作用,但是现实实验和应用实际问题还会有更多困难有待我们去克服 。
只有充分透彻理解设计程序,综合考虑现实因素才在完善现有增强方法的基础上创新提出新的增强方
法。.......................................................................................................................................................................17
6 参考文献...........................................................................................................................................................18
7 致 谢..................................................................................................................................................................19
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
人类传递信息的主要媒介是语言和图像。据统计在人类接受的各种信息中视觉信息
占 ,所以图像信息是十分重要的信息传递媒体和方式。图像传递系统包括图像采集、
图像压缩、图像编码、图像存储、图像通信、图像显示这六个部分。在实际应用中每个
3
部分都有可能导致图像品质变差,使图像传递的信息无法被正常读取和识别。例如,在
采集图像过程中由于光照环境或物体表面反光等原因造成图像整体光照不均,或是图像
采集系统在采集过程中由于机械设备的缘故无法避免的加入采集噪声,或是图像显示设
备的局限性造成图像显示层次感降低或颜色减少等等。因此研究快速且有效地图像增强
算法成为推动图像分析和图像理解领域发展的关键内容之一。
图像增强处理是数字图像处理的一个重要分支。很多由于场景条件的影响图像拍摄
的视觉效果不佳,这就需要图像增强技术来改善人的视觉效果,比如突出图像中目标物
体的某些特点、从数字图像中提取目标物的特征参数等等,这些都有利于对图像中目标
的识别、跟踪和理解。图像增强处理主要内容是突出图像中感兴趣的部分,减弱或去除
不需要的信息。这样使有用信息得到加强,从而得到一种更加实用的图像或者转换成一
种更适合人或机器进行分析处理的图像。图像增强的应用领域也十分广阔并涉及各种类
型的图像。例如,在军事应用中,增强红外图像提取我方感兴趣的敌军目标;在医学应
用中,增强 射线所拍摄的患者脑部、胸部图像确定病症的准确位置;在空间应用中,
对用太空照相机传来的月球图片进行增强处理改善图像的质量;在农业应用中,增强遥
感图像了解农作物的分布;在交通应用中,对大雾天气图像进行增强,加强车牌、路标
等重要信息进行识别;在数码相机中,增强彩色图像可以减少光线不均、颜色失真等造
成的图像退化现象。
图像工程是一门综合学科,它的研究内容非常广泛,覆盖面也很大。从 年起,
《中国图像图形学报》上连续刊登了对图像工程文献统计分类的综述文章。根据各文献
的主要内容将其分别归入图像处理、图像分析、图像理解、技术应用和综述 个大类,
并在此基础上对国内 种有关图像工程的重要中文期刊进行了各期刊各类文献的统计和
分析。选取的刊物名有《 理论与应用研究》、《测绘学报》、《电子测量与仪器学
报》、《电子学报》、《电子与信息学报》、《计算机学报》、《模式识别与人工智
能》、《数据采集与处理》、《通信学报》、《信号处理》、《遥感学报》、《中国生
物医学工程学报》、《中国体视学与图像分析》、《中国图象图形学报》、《自动化学
报》。
从中我们挑选了最近 年的统计数据:在 年的 期上发表的 篇学术
研究和技术应用文献中,属于图像工程领域的文献有 篇。在 年的 期上发
表的 篇学术研究和技术应用文献中,属于图像工程领域的文献有 篇。在
年的 期上发表的 篇学术强究和技术应用文献中,属于图像工程领域的
文献有 篇。在 年的 期上发表的 篇学术研究和技术应用文献中,属
于图像工程领域的文献有 篇, 年的 期上发表的 篇学术研究和技术
应用文献中,有 篇属于图像工程领域的文献。这些统计数据显示,无论是论文总数
还是选取总数都是逐年增长的。论文总数的增长表明刊物的不断发展,选取总数的增加
表明图像工程的研究和应用的不断壮大。据统计从 年至 年,发表图像处理的
文章总计 篇,占图像工程总体的 ;发表图像分析的文章总计 篇,占
图像工程总体的 ;发表图像理解的文章总计 篇,占图像工程总体的
;发表技术应用文章 篇,占图像工程总体的 ;发表综述评论文章
篇,占图像工程总体的 ,其中关于图像增强技术方面的文章增长率尤其较高。因此
图像增强技术在今后一段时间内仍将是一个热点。
影响图像质量清晰程度有很多因素,室外光照度不均匀会造成图像灰度过于集中;
摄像头获得的图像经过数模转换,线路传输时都会产生噪声污染,图像质量不可避免降
低,轻者变现为图像伴有噪点,难于看清图像细节;重者图像模糊不清,连大概物体面
貌轮廓都难以看清。因此,对图像进行分析处理之前,必须对图像进行改善,即增强图
4
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