MATLAB在數字圖像處理中的應用

摘 要：隨著科技的進步與發展，圖像處理技術慢慢滲透到我們生活中的方方面面，該文介紹了MATLAB中的圖像處理工具箱的15類圖像處理函數及相關功能，并以具體的操作實例介紹了MATLAB在數字圖像處理中的應用和圖像處理方法，以此驗證了MATLAB能以其強大的運算、模擬能力實現復雜的圖像處理，從而大幅度提高實現效率。

關鍵詞：圖形處理 MATLAB 識別處理

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（c）-0075-02

所謂數字圖像處理就是利用計算機技術對圖像進行各種變換和處理。目前，在人們的平常生活中，數字圖像處理技術和方法發展快速并且應用廣泛。例如：掃描二維碼來完成付款、網絡鏈接等操作；自動售貨機能夠自動識別鈔票；手機的指紋識別等。在醫學方面，多年前診斷病情是通過X光透視，而現在通過特定的圖像處理能夠知曉病人體內的情況，其中最熟知的就是X射線 CT（Computerized Tomograph），也就是計算機斷層攝像。

1 MATLAB圖像處理工具箱介紹

MATLAB是一款功能強大的軟件，它包含許多工具包，用于解決各類問題，用戶可以通過使用這些工具包，非常便捷地進行計算、分析和設計工作，而MATLAB圖像處理工具箱就是其工具包之一。

MATLAB中圖像處理的基本原理是將圖像的顏色或者灰度通過數組的形式來表達，然后利用MATLAB中強大的計算能力對數組進行各種變換和處理，從而實現數字圖像處理。

MATLAB能夠支持多種類型、多種格式的圖像處理，例如：RGB類型的圖像就是通過3個數組來表達，每個數組分別對應圖像中像素點的紅、綠、藍強度值，從而形成一個三維矩陣，在MATLAB軟件中實現圖像的矩陣計算。此外，圖像的格式和類型能夠在MATLAB中互相轉換，這為數字圖像處理的應用提供了極大的便利。

MATLAB軟件中圖像處理功能之所以強大，是由于它能夠極大限度發揮其數組、矩陣計算的優勢，不必在意圖像的格式等細節處理，多樣的函數能夠實現復雜的圖像處理功能，并且還能通過算法的研究和優化來進一步提升圖像處理技術，這樣能夠大幅提高工作效率。此外，在檢查這些算法時不僅能夠便捷地獲得統計數據，還能得到直觀的圖示。

2 MATLAB圖像處理工具箱主要功能

2.1 主要函數

MATLAB圖像處理工具箱處理功能十分強大，它的主要功能都建立在豐富的函數之上，圖像處理函數可以分為15類。

2.2 主要功能介紹

（1）圖像增強功能。所謂圖像增強就是指利用一系列操作去改變圖像的顯示效果，或者將圖像轉變成另外一種機器和人眼能夠觀察與分析的效果，在圖像處理中是非常基本且常用的功能。主要有以下幾種圖像增強的方法：灰度直方圖均衡化、灰度變換法、平滑與銳化濾波等。

（2）邊緣檢測及圖像分割功能。所謂邊緣就是需要提取的目標和所在背景的分界線，檢測邊緣并將其提取才能把目標從背景中區分出來。這是一種常用的區域處理辦法。MATLAB中提供的edge（）函數能夠對多種算子實現邊緣檢測。

（3）圖像變換功能。所謂圖像變換功能就是對圖像進行濾波、壓縮、編碼等一系列的分析和信息提取技術。MATLAB中有許多圖像變換函數來實現這一功能，如，二維傅里葉變換及逆變換、二維離散余弦變換及逆變換等。

MATLAB中除了以上圖像處理的功能，還提供了許多基于數字形態學及二值圖像的函數，其功能強大，操作便利，能用較少的語言完成復雜的數字圖像處理。

3 Matlab數字圖像處理應用實例

下面就舉例介紹Matlab在數字圖像處理中的應用實例。

3.1 圖像變換

所謂圖像變換就是圖像從空域中的數據變換到頻域中的數據，它是一個數學問題，即對圖像通過各種函數進行合適變換。圖像變換是圖像處理中十分常用的操作，而其中具有代表性的就是傅里葉變換。

f=zeros（100，100）；f（25：75，25：75）=1；subplot（1，2，1）； imshow（f）； title（'顯示矩陣'）； F=fft2（f）； F2=log（abs（F））；subplot（1，2，2）； imshow（F2，[-15]，'notruesiz）； title（'顯示傅立葉變換'）；

3.2 直方圖均衡化

所謂直方圖均衡化就是將所給的圖像直方圖分布通過函數改造成均勻的直方圖分布，這樣能夠使圖像的像素灰度更加均勻。直方圖均衡化的作用就是能夠增強圖像的對比度。它是一種非常典型且常見的直方圖糾正辦法。

I=imread（'tire.tif'）； J=histeq（I）；subplot（2，2，1）；imshow（I）； title（'原始圖像顯示'）； subplot（2，2，2）； imshow（J）； title（'直方圖均衡圖像顯示'）；

MATLAB軟件中的圖像處理工具箱功能很多，以上2個實例只是較為簡單的應用，將其中多種功能相結合，能夠使圖像顯示千變萬化，對數字圖像處理技術的深入研究能夠更好地實現更加高級的功能。

4 結語

文章首先簡要的介紹了圖像處理技術以及MATLAB中圖像處理的原理，接著較為詳細介紹了MATLAB中圖像處理工具箱的15類函數及其常用操作表達，然后重點介紹了部分常用功能，并利用MATLAB提供的強大的圖像處理工具包進行了相關圖像處理，通過應用實例讓讀者更好地理解MATLAB中的圖像處理技術。

參考文獻

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