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摘 要

图像增强是数字图像处理的基本内容，它是用于减少或从图像中删除不必要的信息，以满足特定的需求，并强调需要的信息的一种图像处理方法。图像增强的目的在于增强图像整体的视觉效果，使处理后的图像比原始图像更有效。本文首先介绍了图像增强的概念和应用领域，然后介绍了MATLAB及其图像用户界面（GUI）的设计方法，最后在MATLAB GUI开发环境和图像处理工具箱的基础上，选用直方图均衡化和图像平滑两种方法实现数字图像增强，并对不同算法进行分析与比较。

关键词：MATLAB，GUI，图像增强，直方图均衡化，图像平滑

Abstract: Image enhancement is the basic content of digital image processing, it is used to reduce or remove unnecessary information from the image, in order to meet the specific requirements, and stressing the need for information of an image processing method. The purpose of image enhancement is to enhance the overall visual effect of the image, so that the processed image is more effective than the original image. This paper first introduces the concept of image enhancement and application fields, and then introduces the MATLAB and design method of graphics user interface (GUI), finally in the MATLAB GUI, on the basis of the development environment and image processing toolbox, use histogram equalization and image smooth two methods to realize digital image enhancement, and analysis and comparison of different algorithms.

Keywords: matlab, gui, image enhancement, histogram equalization, image smoothing

目 录

1 前言 4

1.1 课题研究背景和意义 4

1.2 国内外研究现状 4

1.3 图像增强的应用 4

2 MATLAB GUI介绍 5

2.1 MATLAB简介 5

2.2 MATLAB的图形处理功能 5

2.3 GUI简介 6

2.4 GUI界面设计 6

3 基于GUI常见的图像增强方法的实现 8

3.1 直方图均衡化 8

3.2 图像平滑 8

3.2.1 均值滤波法 8

3.2.2 中值滤波法 9

3.2.3 维纳滤波法 10

3.3 主要程序 11

结 论 14

参考文献 15

致 谢 16

1 前言

1.1 课题研究背景和意义

数字图像处理亦可称之为计算机图像处理，它借助计算机来处理转换所得到的数字信号。图像是有效的信息载体，我们人类可以通过图像来交换信息，获取自己想要的信息。在这个信息化的社会，我们对图像处理的要求也越来越高，但是因为现有的图像软件采购成本高，功能不齐全，所以一些专业研究图像处理并进行图像分析的人，都会“自制”属于自身的图像软件。

在图像形成、传输或者变换的过程当中，需要用图像增强技术来解决因客观因素的影响而产生的图像对比度降低和图像模糊等失真问题^[1]。生活中，有些图像的清晰度不够，此时图像增强技术可以帮助我们除去或削弱图像中我们不需要的信息，改善图像的视觉效果，以突出的我们需要的信息。对于计算机而言，只有提高图像的清晰度和工艺的适应性，才能使图像更容易地被计算机所处理。图像增强的方法基本可以分为两类：一个是以修改图像的傅里叶变换为基础的频率域方法，另一个是以对图像的像素直接处理为基础的空间域方法^[2,3]。

1.2 国内外研究现状

对图像处理而言，图像增强是一个非常关键的组成部分，它的发展大致能够分为4个阶段：草创期、开展期、普及期和使用期。

上世纪中期是其“草创期”，当时大多选用中、大型机对图画进行像素型光栅扫描显现。20世纪70时代进入开展期，在此时的图画处理中，光栅扫描显现类型出现频率越来越多，尤其卫星遥感、CT图像之类更是成了其中的主角，实践中也更多地采取中、大型机进行处理。20世纪80时代进入普及期，这时候的计算机已经能够开始进行图像处理了。20世纪90时代进入使用期，人类现已能将数字图像增强技术运用于剖析和处理遥感图画，勘探资源、规划城市和农业的土地、预告气候和监督军事目标等。

1.3 图像增强的应用

现今的图像增强技术在不同技术领域都有应用，除航空航天、医学诊断外，还有军事科学和公共安全等领域。对医学领域而言，X光、CT成像系统普遍运用图像增强技术，对图像获取、成像等系统所产生的噪声发挥抑制作用，使得医学图像的分辨率大大提升。对航空航天领域而言，航空遥感和卫星遥感图画需要用数字技术加工处理，并提取有用的信息。美国的“喷气推进实验室”使用了以IBM7094计算机为主的相应设备体系，处理变换了很多来自航天探测器“徘徊者7号”的月球照片。在此之后，为了使一众航天探测器拍摄的相片质量能够获得相应的加强，他们对相片又进行了较为复杂的数字图像处理，由此使得图像增强这一方面技术成为了航空（天）方面的重要应用。并由此进一步推动了硬件设备方面之“升级”，截至目前，其发射的卫星已经能够分辨3-5m范围之中的景物。硬件的升级，令数据、图像等资料的可信性和直观性都已远远超过以往。

就工业生产这一方面来说，图像增强技术主要运用于检验产品质量层面上，除了辨认查看各种机械内部之零部件、检测集成芯片的内部电路、在食物出厂前查看包装质量之外，还包括查看印刷电路板和丈量工件尺度等。对公共安全领域而言，在对交通进行监控的过程中，我们可以通过电视盯梢技能锁定目标位置，如对有雾图画、夜视红外图画、交通事故的剖析等。随着社会的进步，科技的发展，图像增强技术一定会渗透到我们生活的方方面面，为我们提供更多的便利^[4,5,6,7,8]。

2 MATLAB GUI介绍

2.1 MATLAB简介

在多个领域中“出场率”颇高的程序设计环境MATLAB来自MathWorks（美国）公司，它在数据分析、数值计算、算法开发和可视化等领域被普遍运用。它将矩阵计算、数值分析、科学数据可视化及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个容易使用的视窗环境中，为众多的科学领域提供了一种全面的解决方案^[9]。

2.2 MATLAB的图形处理功能

在图形处理这一领域中，MATLAB之功能不可谓不强大，除了具备较高专业性和相应层次的绘图函数外，还能让用户掌握初层次绘图命令，在这个基础上，我们能够根据自身意愿，利用MATLAB的句柄图形技能创立GUI界面。改进之后的MATLAB能更好地满足不同用户的实际需求，在整个图形处理功能方面，其一方面可以有效地保证其具备同行软件的功能，另一方面也可以在图像处理上体现出自身优势。针对用户在制作图形用户界面上的特殊需求，新版本的MATLAB也进行了很大的改进。

图像处理工具包涵盖很多的函数，除了包括图像的几何操作、区域和邻域操作、图像增强和恢复之外，还包括图像的计算和二值图像操作等。

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