论文总字数：18234字

摘 要

：数字图像处理技术随着计算机的发展在各个领域都有了比较广泛的应用。数字图像处理技术具有精度高、适用范围广、可操作性高等优点。数学形态学作为一种应用于图像处理和模式识别领域的新方法，其具有腐蚀、膨胀、开运算和闭运算四种基本的运算，正因为四种算法的互补性好，并且在图像细化方面有良好的效果，因此在数字图像处理方面取得了十分成功的应用。因为图像处理的信息量很大，对处理速度的要求也比较高。而MATLAB 强大的运算和图形展示功能，使得图像处理变得简单直观。本文将主要介绍数字图像处理的优点及应用、数学形态学的应用和算法以及MATLAB中数字图像形态学的实现。

关键词：MATLAB ，数字图像处理，数学形态学基本算法

Abstract: With the development of digital image processing technology in all areas of the computer has a relatively wide range of applications. Digital image processing technology with high accuracy, wide range, maneuverability advantages. Mathematical morphology as a new method for image processing and pattern recognition, which has corrosion, expansion, opening and closing operation of four basic arithmetic operations, because of the complementarity of the four algorithms is good, and the image thinning areas with good results, and therefore made ​​a very successful application of digital image processing. Because a large amount of information the image processing, the processing speed is relatively high. The MATLAB powerful computing and graphical display capabilities，making it easy and intuitive image processing. This article describes the advantages and applications of digital image processing, mathematical morphology algorithm and MATLAB applications and digital image morphology is achieved.

Keywords: MATLAB, digital image processing, the basic algorithm of mathematical morphology

目 录

1 绪论 4

1.1课题研究的目的及意义 4

1.2 国内外现状研究 4

2 数字图像处理 5

2.1基本介绍 5

2.2进行数字图像处理的目的 5

2.3数字图像处理主要研究的内容 5

2.4数字图像处理的优点 6

2.5数字图像处理的应用 6

3 MATLAB基本知识介绍 7

3.1 MATLAB的概述 7

3.2 MATLAB产生的历史背景 7

3.3 MATLAB语言的特点 8

3.4 MATLAB在图像处理中的应用 9

4 数学形态学的介绍以及算法 10

4.1 基本介绍 10

4.2数学形态学的发展与现状 10

4.3 数学形态学在图像处理中的应用 11

4.4数学形态学的算法介绍 11

4.5四种算法的基本性质 15

5 Matlab中数字图像形态学的实现 15

5.1 Matlab图像处理工具箱中形态学图像处理函数 15

5.2形态学图像处理实现 16

结论 29

参考文献 30

致谢 31

1 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

数字图像处理（Digital Image Processing），便是利用数字计算机或者其他数字硬件，用于从若干数学运算得到的图像信息的电信号转换，以提高图像的实用性。比如从卫星发送的图片中提取有效目标物的特征参数，三维断层图片的重建等。一般情况下，数字图像处理包括点运算、几何图像处理、图像增强、图像恢复、图像的形态学处理、图像的编码、图像重建和模式识别等。由于电脑处理能力的不断增强，数字图像处理技术学科在迅速发展，同时也越来越广泛地与其他许多学科快速形成交叉渗透，让人们从图片中获取信息以及利用图片变得越来越频繁。目前数字图像处理被应用到越来越多的地方，已经渗透到产业的各个领域，比如工业、医疗保健、航空航天、军事等，在国民经济中发挥的作用越来越大。Math Works公司推出的MATLAB软件对我们学习数理知识提供了巨大的帮助。应用MATLAB友好的界面和越来越人性化的指令及模块，能够让人迅速的认识、理解图像处理的有关的步骤，慢慢熟练掌握图像信号处理的基本方法，从而能够快速处理相关的工程和科研中的问题。图像是人与外界交换信息的主要来源，因此，图像处理必然与人类的生活和工作的各个方面有着密不可分的联系。随着人类活动范围的不断扩大，图像处理的作用也将越来越大，已在国家安全、经济发展、日常生活中充当越来越重要的角色，对国计民生的影响也不可忽略。

1.2 国内外现状研究

数字图像处理最早被应用是在上个世纪五十年代，当时计算机已经发展到一定高度，更多的人愿意使用计算机来处理图形和图像信息。数字图像处理发展为一门学科大约在二十世纪六十年代初。最初进行图像处理是为了获得更好的图像质量，一般是以人为对象，以得到更好的视觉效果为目的。在图像处理过程中，输入效果比较差的图像，输出的是质量高效果更好的图像。常见的图像处理方法喷气推进实验室（JPL）。他们使用多种图像处理方法对徘徊者七号在1964年发回地球的几千张图片进行分析处理，而且考虑了太阳的影响以及月球自身环境，在计算机上成功制作出月球表面地图，从而取得了巨大的成功。接着又把探测飞船发回地球的几万张照片进行了更为复杂的处理，最后绘制出月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了令人瞩目的成就，为人类以后的登月打下的坚实的基础，同时也加快了数字图像处理学科的诞生。在这以后对火星、土星等外界星体的探测过程中，数字图像处理技术也发挥了巨大的作用。另外数字图像处理技术在医学上也去的了非凡的成功。我们通常说的CT就是英国工程师housfield在1972年发明的头骨诊断X射线计算机断层摄影装置。1975年EMI公司又成功研制出应用于全身的CT装置，能够清晰的获得人体各个部位断层图像。在1979年，这项无损伤诊断技术一举获得了诺贝尔奖，它的贡献绝对是划时代的。此后，在航空航天、生物工程、公共司法等方面也取得了具有突破性的成果，使得图像处理成为一门引人关注，具有巨大发展潜力的学科。随着图像处理技术快速发展，从上世纪七十年代开始，伴随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理向更高、更深层次发展。大部分发达国家投入许多人力、物力致力于这项研究，取得了突破性的成功。其中最具代表性的是由MIT的Marr提出的视觉计算理论，这个理论成为计算机视觉领域其后十多年的核心思想。图像理解尽管在理论方法研究方面已取得很大的进步，但它依然是一个比较困难的研究领域，还存在很多难题，是因为人类对本身的视觉过程的了解还有很多盲区，因此计算机视觉需要人类进一步去发掘的领域^[10]。

2 数字图像处理

2.1 基本介绍

“数字图像处理”便是用数字表示一个物体然后对其施加一系列操作，从而得到人们所期望的结果。在处理的过程中不但能够使图片更称心更加具有吸引力，而且能够达到预想的目标。数字图像的处理不能与计算机分离，所以被称为计算机图像处理。

2.2 进行数字图像处理的目的

进行数字图像处理有三个目的：

1. 调整图像的画质效果，以达到人们所期望的效果。比如说降低或者直接去除图像中的噪声，改变图片的亮度、色彩，来取得真实的；清晰的，丰富多彩的，或者让人意想不到的艺术效果。
2. 对图片中的特殊信息或者成分进行提取，以便于计算机对其进行分析处理。常用于模式识别，计算机视觉预处理等。
3. 对图像进行编码和压缩，使图像的存储和传输变得便利。

2.3 数字图像处理主要研究的内容

(1) 图像变换，因为直接在空间域中进行处理需要处理的数据量特别大，所以人们一般会选择各种图像变换的方法，如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等技术对图片进行间接处理。将图片由空间域转变到其他域处理，不仅减少了数据量，而且能够取得更好的效果。

(2) 图像编码压缩，这种技术目的是减少了图像的比特数），从而达到节省图像传输和处理时间的目的。

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