图像处理课程报告(金佳琪1115101021)

《图像处理》

课程报告

题目：图像的增强

院（系）信息科学与工程学院

专业通信工程

届别2011级

班级通信工程A班

学号1115102021

姓名金佳琪

任课老师冯桂

摘要

本文以MATLAB软件的图形用户界面（GUI）开发环境和图像处理工具箱为平台设计了数字图像综合处理系统，通过编写不同的按钮代码，实现数字图像的空域、频域、锐化、平滑等简易的图像增强处理功能。加强图像的有用信息，使图像更加美观，操作简单且美观。

在MATLAB中，GUI[1]是一个包含多种对象的图形窗口，并为GUI开发提供一个方便高效的集成开发环境GUIDE。GUIDE主要是一个界面设计工具集，MATLAB 将所有GUI支持的控件都集成在这个环境中，并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法。GUIDE将设计好的GUI保存在一个FIG文件中，同时还生成M 文件框架。其中FIG文件包括GUI图形窗口及其所有FIG文件包含序列化的图形窗口对象；M文件包括GUI设计、控制函数以及定义为子函数的用户控件回调函数。

GUI创建包括界面设计和控件编程两部分，主要步骤如下：通过设置GUIDE 应用程序的选项来运行GUIDE；使用界面设计编辑器进行界面设计；编写控件行为响应控制（即回调函数）代码。在MATLAB中，GUIDE提供多个模板来定制GUI。这些模板均已包括相关的回调函数，可以通过修改相应的M文件函数实现指定功能。

关键词：MATLAB 数字图像处理GUI

目录

一课程设计简介 (4)

1. 实现功能 (4)

2 . 设计思路 (4)

（1）GUI交互设计 (4)

（2）GUI设计效果 (5)

二图像处理功能的实现与测试 (6)

1. 变换处理 (6)

2. 噪声处理 (12)

3. 滤波处理 (15)

三总结与反思 (19)

四参考文献 (19)

五附录

一课程设计简介

1. 实现功能

使用Matlab GUI所提供的图形界面制作方法，以及《图像处理》课程中学到的图像增强相关知识。查阅或自编相关算法，使用GUI界面制作一个简单的图像处理软件，实现图像的空域、频域、锐化、平滑等简易的图像增强处理功能。加强图像的有用信息，使图像更加美观。同时进一步熟悉MatlabGUI的制作，图像处理的有关函数和算法的使用。

2. 设计思路

（1）GUI交互设计

文件打开保存退出

编辑撤销恢复还原

图像处理变换处

理

灰度变换

亮度

对比度

旋转

加入噪

声

椒盐噪声

高斯噪声

乘性噪声

滤波处

理

空域滤波

平滑

线性平滑

非线性平滑

锐化线性锐化

拉普拉斯算子锐化

梯度锐化

低通滤波

频域滤波

高通滤波

（2）GUI设计效果

总体设计界面

总体界面使用简单的快捷按钮键实现简单的图像增强处理功能，原始图像与处理效果图像分别位于界面的左右，右侧有14个功能处理按钮，上方有文件按钮与编辑按钮。

GUI主菜单结构图

菜单结构采用普通软件的菜单模板，文件，编辑，以及图像处理功能，简单明了。

二图像处理功能的实现与测试

1. 变换处理

（1）灰度变换

利用rgb2gray（X）函数对其他图像进行灰度图像的转换。

程序如下：

function huidu_Callback(hObject, eventdata, handles) global T

axes(handles.axes2);

T=getimage;

x=rgb2gray(handles.img);

imshow(x);

handles.img=x;

guidata(hObject,handles);

测试结果如下：

（2）亮度调节

程序如下：

function liangdu_Callback(hObject, eventdata, handles) global T

axes(handles.axes2);

T=getimage;

prompt={'亮度调整倍数'};

defans={'2'}; %默认调整倍数为2

p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);

9 / 50

p1=str2num(p{1});

y=imadjust(handles.img,[ ], [ ],p1); %亮度调节

imshow(y);

handles.img=y;

guidata(hObject,handles);

测试结果如下（亮度倍数为0.5）：

（3）对比度

程序如下：

unction duibidu_Callback(hObject, eventdata, handles) global T

axes(handles.axes2);

T=getimage;

prompt={'输入参数:'};

defans={'2'}; %默认调整倍数为2

p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);

p1=str2num(p{1});

f=immultiply(handles.img,p1);

imshow(f);

handles.img=f;

测试结果如下（参数为2）：

（4）旋转图片

程序如下：

function xuanzhuan_Callback(hObject, eventdata, handles) global T

axes(handles.axes2);

T=getimage;

prompt={'输入旋转角度:'};

defans={'0'};

p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);

p1=str2num(p{1});

f=imrotate(handles.img,p1,'bilinear','crop');

imshow(f);

handles.img=f;

guidata(hObject,handles);

测试结果（旋转90度）：

2.加入噪声

（1）椒盐噪声

程序如下：

function jiaoyan_Callback(hObject, eventdata, handles) global T

axes(handles.axes2);

T=getimage;

prompt={'输入椒盐噪声参数:'};

defans={'0.02'};

p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);

p1=str2num(p{1});

f=imnoise(handles.img,'salt & pepper',p1);

imshow(f);

handles.img=f;

guidata(hObject,handles);

测试结果如下（参数为0.02）：

（2）高斯噪声

程序如下：

function gaosi_Callback(hObject, eventdata, handles) global T

axes(handles.axes2);

T=getimage;

prompt={'输入高斯噪声1:','输入高斯噪声2'};

defans={'0','0.02'};

p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);

p1=str2num(p{1});

p2=str2num(p{2});

f=imnoise(handles.img,'gaussian',p1,p2);

imshow(f);

handles.img=f;

guidata(hObject,handles);

测试结果（参数为0,0.02）

（3）乘性噪声

程序如下：

function chengxing_Callback(hObject, eventdata, handles) global T

axes(handles.axes2);

T=getimage;

T=getimage;

prompt={'输入乘性噪声系数:'};

defans={'0.02'};

p=inputdlg(prompt,'input',1,defans);

p1=str2num(p{1});

f=imnoise(handles.img,'speckle',p1);

imshow(f);

handles.img=f;

guidata(hObject,handles);

测试结果（参数为0.02）：

3.滤波处理

3.1空域滤波

3.1.1平滑处理

（1）线性平滑

程序如下：

function xianxingpinghua_Callback(hObject, eventdata, handles) axes(handles.axes2);

global T;

I=T;

I=imfilter(I,fspecial('average',3),'same');

imshow(I);

测试结果如下（先加入参数为0.02的椒盐噪声）：

原始图

加入参数为0.02的椒盐噪声

线性平滑滤波后

（2）非线性平滑

由于程序问题未能及时解决，此程序仅可完成灰度图像的非线性平滑功能。

程序如下：

function feixianxingpinghua_Callback(hObject, eventdata,

handles)

axes(handles.axes2);

global T;

A=T;

gmr=medfilt2(A);

imshow(gmr);

测试结果如下：

灰度图像

加入高斯噪声

非线性平滑

3.1.2 锐化

（1）线性锐化

程序如下：

function xianxingruihua_Callback(hObject, eventdata, handles) global im

global BW

axes(handles.axes2);

H = fspecial('unsharp');

BW = imfilter(im,H,'replicate');

imshow(BW);

测试结果如下(可能由于程序问题，有时线性锐化结果无法显示出):

（2）拉普拉斯算子锐化

程序如下：

function lapulasi_Callback(hObject, eventdata, handles)

global im

global BW

im=getimage;

mysize=size(im);

if numel(mysize)>2

A=rgb2gray(im); %将彩色图像转换为灰度图像

else

A=im;

end

A=double(A); %转换数据类型为double双精度型

H=[0 1 0,1 -4 1,0 1 0];%拉普拉斯算子

J=conv2(A,H,'same'); %用拉普拉斯算子对图像进行二维卷积运算

BW=A-J; %增强的图像为原始图像减去拉普拉斯算子滤波的图像

BW=uint8(round(BW-1)); %将双精度图像转换为单精度图像，使得保存图像时不出错axes(handles.axes2);

imshow(BW,[]);

测试结果如下：

（3）梯度锐化

程序如下：

function tiduruihua_Callback(hObject, eventdata, handles)

global im

global BW

im=double(im); %数据类型转换

[IX,IY]=gradient(im);

BW=sqrt(IX.*IX+IY.*IY);

axes(handles.axes2);

BW=uint8(round(BW-1)); % double 浮点型转换为 uint8 无符号整型imshow(BW,[]);

测试结果如下（有些图片无法完成测试）：

3.2 频域滤波

（1）低通滤波

程序如下：

function ditonglvbo_Callback(hObject, eventdata, handles) global T

axes(handles.axes2);

y1=handles.img;

f=double(y1);

g=fft2(f);

g=fftshift(g);

[M,N]=size(g);

nn=2;

d0=50;

m=fix(M/2); n=fix(N/2);

for i=1:M

for j=1:N

d=sqrt((i-m)^2+(j-n)^2);

h=1/(1+0.414*(d/d0)^(2*nn));

result(i,j)=h*g(i,j);

end

end

result=ifftshift(result);

y2=ifft2(result);

y3=uint8(real(y2));

imshow(y3);

测试结果如下：

低通滤波保留了图像中的低频分量，而除去了图像中边缘和噪声所对应傅里叶频谱中的高频分量，减弱了噪声的影响并模糊图像边缘轮廓，与空域中的平滑方法类似。

（2）高通滤波

程序如下：

function gaotonglvbo_Callback(hObject, eventdata, handles)

global T

axes(handles.axes2);

axes(handles.axes2);

x=(handles.img);

f=double(x);

k=fft2(f);

g=fftshift(k);

[M,N]=size(g);

nn=2;

d0=25;

m=fix(M/2); n=fix(N/2);

for i=1:M

for j=1:N

d=sqrt((i-m)^2+(j-n)^2);

if d<=d0

h=0;

else h=1;

end

result(i,j)=h*g(i,j);

end

end

result=ifftshift(result);

y2=ifft2(result);

y3=uint8(real(y2));

imshow(y3);

测试结果如下:

高通滤波保留了图像边缘所对应的高频分量，而除去了低频分量，经过高通滤波处理后的结果不仅边缘得到了增强，整幅图像的层次也比较丰富。

三总结与反思

仍然无法解决的问题：

1.直接用MATLAB打开.fig文件会出现图片无法打开的情况，必须先打开.m文件运行成功后GUI才可以正常使用。

2.撤销命令无法像一般软件的撤销功能一样实现连续撤销。

3.连续使用GUI功能后，会出现点击功能键后，处理图像窗口出现上次处理过得图像的情况。

4.有写功能（如线性锐化）会出现时而有用时而出错的情况。

以上问题望冯老师知道，希望能够加以解决，使设计更加完美。

总结：

在同学的知道下，能够完成此GUI的设计，无论在数字图像处理的理论知识还是MATLAB软件的熟练运用上，都有了更深刻的了解与进步。并且对图像处理有了一定的兴趣，希望在今后的学习中能邮寄回做更加深入的学习！

四参考文献

[1]章毓晋. 《图像处理（上册）》第三版. 清华大学出版社. 2012年

[2]施晓红，周佳. 《精通GUI图形界面编程》. 北京大学出版社. 2002年

[3]张德丰. 数字图像处理MATLAB详解[J]. 电子工业出版社. 2010.7（MATLAB仿真

与应用系列丛书）

[4]姚敏. 《数字图象处理》. 机械工业出版. 2011

[5]刘卫国. 《MATLAB程序设计与应用》. 高等教育出版. 2006,7