图象滤波器的设计方法其仿真 - Read.DOC

图像滤波器的设计与仿真 摘要：信息是抽象的，它依附在各种媒体所表示的数据中。其中，图像信息是人类赖以获取信息的最重要的来源之一，它通过人的视觉来获取。因此图像的处理技术在现代的科学发展中越来越重要。如何使在干扰作用下的图像信号能够带给人们准确无误的信息就显得尤为的必要，所以，图像滤波器的实现就起到了相当大的作用。 关键字：图像，图像信息处理，数字图像，数字图像处理技术，MATLAB 7.0图像处理，图像滤波器 引言 随着人类社会的进步，科学技术的发展，人们对信息处理和信息交流的要求越来越高。图像信息具有直观、形象、易懂和信息量大等特点，因此它是在人们日常的生活、生产中接触最多的信息种类之一。近年来，图像信息的处理和传输无论是在理论研究方面还是在实际应用方面都取得了长足的进展。尤其是计算机技术的应用、遥感技术和数字通信的发展、计算机网络的普及以及微电子芯片密度的增加，对数字图像信息技术的发展起了关键性的推动作用；而数字图像信息技术的发展又反过来促进和加速了上述各项技术的发展。 2、图像及MATLAB 7.0图像处理的简介 2.1图像及数字图像 图像是当光辐射能量照在物体上，经过它的反射或透射，或由发光物体本身发出的光能量，在人的视觉器官中所重现出的物体的视觉信息。照片、电影、电视、图画等都属于图像的范围。图像是人们获取信息的一个重要来源，有研究表示，大约有70%的信息是通过人眼获得的图像信息。在近代的科学研究、军事技术、工农业生产、气象、医学等领域中，人们越来越多地利用图像来认识和判断事物，解决实际问题。例如人们利用人造卫星所拍摄的地面照片，来分析获取地球资源、全球气象和污染情况；利用“和平号”宇宙飞船所拍摄的月球表面照片，来分析月球的形成；在医学上，通过CT断层扫描。医生可以观察和诊断人体内部是否有病变组织；在公安侦破中，采用对指纹图像地提取和处理来进行侦破；在军事上，目标的自动识别和自动跟踪都需要进行高速的图像处理。 图像按其亮度等级的不同，可以分成二值图像（只有黑白两种亮度等级）和灰度图像（有多种亮度等级）两种。按其色调不同，可反为无色调的灰度（黑白）图像和有色调的彩色图像两种。按其内容的变化性质不同，有静态图像和活动图像之分。而按其所占空间维数的不同，又可分为平面的二维图像和立体的三维图像等等。 图像信息转化为电信号大体上有两种方式，一种是模拟方式，或称作模拟基带信号；另一种是数字方式，或称作数字基带信号。一般情况下是先讲模拟基带信号数字化，形成数字基带信号。近来，有些图像设备，如数字摄像机、数字照相机等，它们都可以直接输出数字化图像信号。这样一来，这些图像设备和其他数字设备的连接更加方便了，可以省去模数转换这一过程，既可缩小设备体积，降低设备成本，还可以提高设备的可靠性。 数字图像是将图像作为一种二维或三维信号，采用数字信号处理的方法来对图像进行描述。数字信号处理是相对于模拟信号处理而言的，它比模拟信号处理有很多显著的优点。如：处理功能强，处理精度高，处理灵活性强；稳定性好，抗干扰能力强，设备体积小等。因此更易于大规模集成化和实现对维处理，可以适用于更广泛的领域。它利用计算机或专用处理设备（包括器件），以数字的形式对图像进行采集、滤波、检测、均衡、变换、调制、压缩、去噪、估计等处理，通过对数字化后的信号施加某种数学运算，以得到人们需要的信号形式。因此将图像数字化，转变成数字图像后更有利于对图像的各种处理变换和应用。 2.2数字图像处理技术的内容与发展现状 图像信号的数字处理技术，按照人们通常的习惯，也称为数字图像处理技术，最常见的是用计算机对图像进行处理。它是在以计算机为中心的包括各种输入、输出、存储以及显示设备在内的数字图像处理系统上进行的。数字图像处理方法的研究源于两个主要应用领域：其一是为了便于人们分析而对图像信息进行改进；其二是为了使机器自动理解而对图像数据进行存储、传输以及显示。 2.2.1数字图像系统的内容 数字图像系统大体上包括以下两个方面的内容：一是图像信息的获取及其数字化。为了在计算机上进行图像处理或者对图像信息进行传输，首先必须获取图像。目前获取图像的方法很多，但主要可分为两类：一类是获取模拟图像的成像设备和成像方法。例如CCD摄像机、古老的光学透镜成像、非常规光学的各种射线成像（如：红外成像、微波成像、X射线照相、激光雷达成像）等。另一类是直接获取数字图像的成像设备和成像方法。例如数码照相机、数字摄像机等。在数字化时代，后一类成像设备将越来越普及，价格也将越来越便宜。二是图像信息处理的重要方法。（1）图像变换。图像变换是数字图像处理研究的一个重要方面。通常是利用正交变换（如傅立叶变换、余弦（正弦）变换、沃尔什变换、哈达码变换、小波变换等）的性质和特点，将图像转换到变换域中进行处理，如由时间域或空间