1、x學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）文 獻(xiàn) 綜 述題 目:圖像銳化算法的研究與實(shí)現(xiàn)姓 名: xxx學(xué) 號: 系 別: 物理與電子信息工程系專 業(yè): 電子信息科學(xué)與技術(shù)年 級: 200x級指導(dǎo)老師: xxx2011年 11月18日文獻(xiàn)綜述1. 引言 數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）又稱為計算機(jī)圖像處理，它最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代 ，當(dāng)時的電子計算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一定水平，人們開始利用計算機(jī)來處理圖形和圖像信息。數(shù)字圖像處理作為一門學(xué)科大約形成于20世紀(jì)60年代初期。圖像處理的基本目的是改善圖像的質(zhì)量。它以人為對象，改善人的視覺效果為目的。圖像處理中，輸入的是質(zhì)量低的圖像，輸出的是

2、改善質(zhì)量后的圖像，常見的圖像處理方法有圖像增強(qiáng)、復(fù)原、編碼、壓縮等。圖像處理技術(shù)在許多應(yīng)用領(lǐng)域受到廣泛重視并取得了重大的開拓性成就，屬于這些領(lǐng)域的有航空航天。生物醫(yī)學(xué)工程、工業(yè)檢測、公安司法、軍事制導(dǎo)、文化藝術(shù)等，使圖像處理成為一門引人注意、前景遠(yuǎn)大的新型科學(xué)。隨著圖像處理技術(shù)的深入發(fā)展，隨著計算機(jī)技術(shù)和人工智能、思維科學(xué)研究的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理更高、更深層次發(fā)展1。2. 圖像銳化處理的現(xiàn)狀和研究方法 數(shù)字圖像經(jīng)過轉(zhuǎn)換和傳輸后，難免會產(chǎn)生模糊。圖像銳化的主要目的在于補(bǔ)償圖像邊緣輪廓、突出圖像的邊緣信息以使圖像顯得更為清晰，從而符合人類的觀察習(xí)慣。圖像銳化的實(shí)質(zhì)是增強(qiáng)原圖像的高頻分量2。邊緣

3、和輪廓一般位于灰度突變的地方，因此和自然地利用灰度差分提取出來。由于邊緣和輪廓在一幅圖中常常具有任意方向，而差分運(yùn)算是有方向性的，因此和差分方向一致的邊緣和輪廓便檢測不出來3。因而希望找到一些各向同性的檢測算子，它們對任意方向的邊緣和輪廓都有檢測能力，具有這鐘性質(zhì)的銳化算子有Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、Laplacian算子等微分算子。本次設(shè)計就是利用Matlab實(shí)現(xiàn)圖像邊緣檢測，具體的是利用Matlab針對Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、Laplacian算子實(shí)現(xiàn)邊緣檢測的功能4。 3. MATLAB簡介 MATLAB全稱Matrix La

4、boratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室），最早初由美國Cleve Moler博士在20世紀(jì)70年代末講授矩陣?yán)碚摵蛿?shù)據(jù)分析等課程時編寫的軟件包Linpack和Eispack組成。它用于數(shù)學(xué)、信息工程、搖感、機(jī)械工程、計算機(jī)等專業(yè)。它的推廣得到各個領(lǐng)域?qū)＜业年P(guān)注，其強(qiáng)大的擴(kuò)展功能為各個領(lǐng)域應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，各個領(lǐng)域的專家相繼推出MATLAB工具箱，而且工具箱還在不斷發(fā)展，借助于這些工具箱，各個層次的研究人員可直接、直觀、方便地進(jìn)行工作，從而節(jié)省大量的時間5。目前，MATLAB語言已經(jīng)成為科學(xué)計算、系統(tǒng)仿真、信號與圖像處理的主流軟件。本文主要從MATLAB圖像處理方面做應(yīng)用。4. MATLAB對圖像處理的特點(diǎn)

5、 MATLAB全稱Matrix Laboratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室），是一種主要用于矩陣數(shù)據(jù)值計算的軟件，因其在矩陣運(yùn)算上的特點(diǎn)，使得MATLAB在處理圖像上具有獨(dú)特優(yōu)勢，理論上講，圖像是一種二維的連續(xù)函數(shù)，而計算機(jī)在處理圖像數(shù)字時，首先必須對其在空間和亮度上進(jìn)行數(shù)字化，這就是圖像的采樣個量化的過程。二維圖像均勻采樣，課得到一副離散化成NN樣本的數(shù)字圖像，該數(shù)字圖像是一個整數(shù)列陣，因而用矩陣來描述該數(shù)字圖像是最直觀最簡便的6。5.圖像銳化概述 數(shù)字圖像處理中圖像銳化的目的有兩個：一是增強(qiáng)圖像的邊緣，使模糊的圖像變得清晰起來；這種模糊不是由于錯誤操作，就是特殊圖像獲取方法的固有影響。二是提取目標(biāo)物

6、體的邊界，對圖像進(jìn)行分割，便于目標(biāo)區(qū)域的識別等。通過圖像的銳化，使得圖像的質(zhì)量有所改變，產(chǎn)生更適合人觀察和識別的圖像7。 數(shù)字圖像的銳化可分為線性銳化濾波和非線性銳化濾波。如果輸出像素是輸入像素領(lǐng)域像素的線性組合則稱為線性濾波，否則稱為非線性濾波。5.1 線性銳化濾波器線性高通濾波器是最常用的線性銳化濾波器。這種濾波器必須滿足濾波器的中心系數(shù)為正數(shù)，其他系數(shù)為負(fù)數(shù)。5.2 非線性銳化濾波器非線性銳化濾波就是使用微分對圖像進(jìn)行處理，以此來銳化由于鄰域平均導(dǎo)致的模糊圖像。無方向一階微分銳化算子有：5.2.1 Roberts算子圖像處理中最常用的微分是利用圖y像沿某個方向上的灰度變化率，即原圖像函數(shù)

7、的梯度。 （Roberts算子）8梯度定義如下： (1)梯度模的表達(dá)式如下： (2) Roberts算法又稱交叉微分算法，其計算公式如下 (3)其特點(diǎn)就是算法簡單。5.2.2. Prewitt銳化算子 9 Prewitt銳化算子計算公式： （4）其模板： 特點(diǎn)：與Sobel相比，有一定的抗干擾性。圖像效果比較干凈。5.2.3 Sobel銳化算子 Sobel銳化算子計算公式： （5）其模板：特點(diǎn)：銳化的邊緣信息較強(qiáng) 一階微分銳化的效果比較：Sobel算法與Priwitt算法的思路相同，屬于同一類型，因此處理效果基本相同。Roberts算法的模板為2*2，提取出的信息較弱。 單方向銳化經(jīng)過后處理之

8、后，也可以對邊界進(jìn)行增強(qiáng)。5.2.4 Laplacian算子10 二階微分銳化其算法為： （6） 將其寫成模板系數(shù)形式形式即為Laplacian算子：為了改善銳化效果，可以脫離微分的計算原理，在原有的算子基礎(chǔ)上，對模板系數(shù)進(jìn)行改變，獲得Laplacian變形算子如下所示：H1,H2的效果基本相同，H3的效果最不好，H4最接近原圖。6. 總結(jié) 在實(shí)際應(yīng)用過程中，圖像銳化效果不理想是因?yàn)閳D像信噪比較小要用較高的kt才能看清晰圖像該系數(shù)要取值合理，kt過小，銳化效果就不明顯1。 本次設(shè)計介紹了4個傳統(tǒng)的圖像銳化算子的基本理論，運(yùn)用其不同的算子得到不同圖像進(jìn)行比較，靈活掌握在不同情況下合理選擇銳化算子

9、進(jìn)行圖像處理，得到使用者理想的圖片。參考文獻(xiàn)：1盧允偉，陳友榮.基于拉普拉斯算子的圖像銳化算法研究和實(shí)現(xiàn)J.計算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)，2009,5(6): 1513-1515.2曾嘉亮.基于邊緣檢測的圖像銳化算法J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2006,227(12): 91-95.3劉直芳，王運(yùn)瓊，朱敏.數(shù)字圖像處理與分析M.北京：清華大學(xué)出版社，2006: 83-89.4徐獻(xiàn)靈，林奕水.MATLAN在數(shù)字圖像處理中的運(yùn)用J.實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，2008,5: 66-68.5狄嵐.利用MATLAB實(shí)現(xiàn)谷類圖像的增強(qiáng)J.糧食與食品工業(yè)，2006,13(1): 54-57.6王斌.MATLAB實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像增強(qiáng)處理J.佳木斯大學(xué)學(xué)報，2005,23(1): 31-34.7阮秋琦.數(shù)字圖像處理學(xué)M.北京：電子工業(yè)出版社,2007:199-211.