龍軍

摘要：遙感數(shù)字圖像處理是GIS專業(yè)和RS的一門核心課程，它是由計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)和遙感圖像分析技術(shù)結(jié)合而成的一門新興技術(shù)科學(xué)，具有起點(diǎn)高、難度大，理論抽象和對數(shù)學(xué)要求較高的特點(diǎn)，該文詳細(xì)介紹了MATLAB在這門課程試驗(yàn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：MATLAB；圖像處理

中圖分類號：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）23-5527-04

數(shù)字圖像處理課程主要講述數(shù)字圖像處理、分析的基本原理和方法，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像恢復(fù)和重建、圖像編碼、圖像分割、圖像分析。根據(jù)處理過程的抽象程度和研究方法等的不同可分為三個層即圖像處理、圖像分析和圖像理解。隨著微機(jī)性能的提高，數(shù)字圖像處理技術(shù)也得到了廣泛的普及，尤其是圖像處理技術(shù)在國土礦產(chǎn)資源遙感探測等方面應(yīng)用越來越廣泛，重要性日益增加。在信息時(shí)代的大背景下，在地理信息系統(tǒng)與遙感專業(yè)等相關(guān)專業(yè)的的學(xué)生中普遍開設(shè)了數(shù)字圖像處理課程。但是“數(shù)字圖像處理”具有起點(diǎn)高、難度大，理論抽象和對數(shù)學(xué)要求較高的特點(diǎn)學(xué)習(xí)難度較大，在“數(shù)字圖像處理”課程實(shí)驗(yàn)中MATLAB軟件是一個理想選擇，幫助學(xué)生快速的完成課程實(shí)驗(yàn)，較快的掌握數(shù)字圖像處理的基本理論和分析方法。

1 MATLAB介紹

MATLAB具有跨平臺性能夠在等十多種操作系統(tǒng)下工作運(yùn)行，具有最直觀而簡潔的開發(fā)環(huán)境，是世界上的優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件。Matlab的功能由各種工具箱（TOOLBOX）組成 ，這些工具箱可分為兩類：功能性和學(xué)科性的工具箱。前者主要用來擴(kuò)充其符號計(jì)算功能、圖像建模仿真功能、文字處理功能以及硬件實(shí)時(shí)交互功能，能用于多種學(xué)科，后者有控制工具箱、信號處理工具箱、圖像處理工具箱和小波工具箱等多個學(xué)科的專業(yè)工具箱，專業(yè)比較強(qiáng)。借助于Matlab的工具箱，不同領(lǐng)域的研究者就可方便地進(jìn)行自己的領(lǐng)域的研究，提高工作效率。

1.1 MATLAB的特點(diǎn)與功能

功能強(qiáng)大，界面友好，編程效率高開放性強(qiáng)。語言簡潔緊湊，庫函數(shù)豐富，運(yùn)算符豐富，MATLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦裕绦蛳拗撇粐?yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大，程序的可移植性很好，MATLAB的圖形功能強(qiáng)，具有強(qiáng)大的工具箱，源程序的開放性好。具有數(shù)值計(jì)算，符號計(jì)算， 數(shù)據(jù)分析， 動態(tài)仿真，圖形文字統(tǒng)一處理等功能。它既擁有Word強(qiáng)大的文字處理功能，又能從Word 訪問MATLAB的數(shù)據(jù)計(jì)算和可視化結(jié)果。

2 MATLAB的圖像處理功能

MATLAB為數(shù)字圖像處理由圖像處理工具箱完成，由許多圖像處理操作的函數(shù)組成，利用這些工具與函數(shù)可以進(jìn)行幾何操作、區(qū)域操作、塊操作，還可以進(jìn)行線性濾波和濾波器設(shè)計(jì)，傅立葉變換，離散余弦變換，二值圖像等操作。當(dāng)然用戶也可以添加自己開發(fā)的函數(shù)來滿足特定的需要。還可以把這個工具箱和信號處理工具箱與小波工具箱結(jié)合起來用，這里以圖像增強(qiáng)中的空間域?yàn)V波和直方圖均衡為例來說明MATLAB在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用。

3 MATLAB在數(shù)字圖像處理中具體應(yīng)用

3.1 幾個基本的函數(shù)

利用MATLAB進(jìn)行數(shù)字圖像處理，首先要了解MATLAB打開、保存、關(guān)閉圖像和其它一些輔助的函數(shù)。下面把結(jié)果最常用的介紹如下：

clear 清除MATLAB所有工作平臺變量；

close all 關(guān)閉已打開的圖形窗口；

figure 新建一個圖像顯示窗口；

whos 用來查看圖像是如何在內(nèi)中存儲的；

I=rmread（rice.tif）讀出一個圖像，這里是把圖像讀入到變量I；

imshow（I） 顯示以讀出的以圖像；

J=imresize（I，0.5） 0.5是縮放比例系數(shù)；

Imwrite（J，new.bmp）保存圖像，J為圖像變量，new.bmp是保存的新文件名 ；

Threshhold=graythresh（I） 得到圖像的全局閾值以便進(jìn)行二值化；

BW=im2bw（I， Threshhold） 把一個圖像按照閾值進(jìn)行二值化；

Imfinfo（new.bmp） 查看保存在磁盤中圖像的一些信息；

一般的，imread和imshow一起使用，figure和imshow一起使用，graythresh和im2bw一起使用。

3.2 直方圖的均衡化

直方圖均衡化就是把原始圖像的直方圖變換成均勻分布的形式，作用是增加象素灰度值的動態(tài)范圍，提高圖像整體對比度的效果，屬于灰度增強(qiáng)算法?；叶戎狈綀D表示圖像中每一灰度級出現(xiàn)的頻數(shù)（該灰度級的像素?cái)?shù)與圖像的總像素?cái)?shù)之比）。其計(jì)算公式為NP（ri）=np（ri）/np，i=0，1，2…。其中 表示第i個灰度級，np表示像素總數(shù)，ri表示第i個級灰度的像素?cái)?shù)。

3.3 空間域線性濾波和中值濾波

4 結(jié)束語

MATLAB具有強(qiáng)大的圖像處理功能，提供了簡便的函數(shù)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)許多經(jīng)典的圖像處理方法。不僅是圖像的邊緣檢測，在變換域處理、圖像增強(qiáng)、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理等方面的研究中，用MATLAB可大大提高實(shí)驗(yàn)效率，快速實(shí)現(xiàn)研究中的新構(gòu)想。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張延華，YangmingXu. 高技術(shù)計(jì)算環(huán)繞—MATLAB5.2應(yīng)用工具箱現(xiàn)狀及發(fā)展[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，1999，16（7）：3-6.

[2] 潘峰，劉文予，朱光喜.MATLAB在圖像處理與研究中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，1999，16（12）：73-75.