图像高通滤波器

数字图像处理课程设计I摘要数字图像处理是一门新兴技术，随着计算机硬件的发展，数字图像的实时处理已经成为可能，由于数字图像处理的各种算法的出现，使得其处理速度越来越快，能更好的为人们服务。数字图像处理是一种通过计算机采用一定的算法对图形图像进行处理的技术。数字图像处理技术已经在各个领域上都有了比较广泛的应用。图像处理的信息量很大，对处理速度的要求也比较高。MATLAB强大的运算和图形展示功能，使图像处理变得更加的简单和直观。在图像处理的过程中，消除图像的噪声干扰是一个非常重要的问题。本篇论文主要是利用MATLAB软件，采用频域滤波的方法，对图像进行高通滤波处理。图像的边缘、细节主要在高频部分得到反映，而图像的模糊是由于高频成分比较弱产生的。通过高通滤波技术，可以消除模糊，突出边缘，使低频分量得到抑制，从而达到增强高频分量，使图像的边沿或线条变得清晰，实现图像的锐化。本文使用的高通滤波器有理想高频滤波器、巴特沃斯滤波器和高斯滤波器。实际应用中应该根据实际图像中包含的噪声情况灵活地选取适当的滤波算法。关键词：数字图像处理；MATLAB；高通滤波；突出边缘数字图像处理课程设计II目录1课程设计目的.......................................................................................................................12课程设计要求.......................................................................................................................................23MATLAB简介.....................................................................................................................33.1MATLAB主要功能................................................................................................................33.2工作平台和编程环境..................................................................................................34数字图像处理的介绍...........................................................................................................44.1数字图像处理的发展..................................................................................................44.2数字图像处理的应用..............................................................................................................45设计方案.................................................................................................................................56程序设计.................................................................................................................................66.1基本思路.....................................................................................................................66.2基本公式.....................................................................................................................66.3设计过程.....................................................................................................................76.3.1理想高通滤波器................................................................................................................76.3.2Butterworth滤波器..............................................................................................86.3.3指数高通滤波器...............................................................................................................117仿真结果...............................................................................................................................147.1滤波器仿真结果......................................................................................................147.2结果分析..................................................................................................................16结论...........................................................................................................................................17参考文献...................................................................................................................................18数字图像处理课程设计11课程设计目的本次课程设计的目的在于提高发现问题、分析问题、解决问题的能力，进一步巩固数字图像处理系统中的基本原理与方法。熟悉掌握一门计算机语言，可以进行数字图像的应用处理的开发设计。综合运用MATLAB软件实现图像高通滤波程序设计。1）熟悉MATLAB软件环境，学习如何利用MATLAB软件来实现对图像的各种数字化处理；2）掌握常用频域高通滤波器的设计，进一步加深理解和掌握图像频谱的特点和频域高通滤波的原理。3）理解图像高通滤波的处理过程和特点，以及通过设计不同的滤波器来实现对图像的不同滤波效果；4）在设计过程中探索出影响滤波效果的因素有哪些。5）通过高通滤波技术来消除图像的模糊，突出图像的边缘，使低频分量得到抑制，增强高频分量，使图像的边沿或线条变得清晰，实现图像的锐化。数字图像处理课程设计22课程设计要求利用所学的数字图像处理技术，建立实现某一个主题处理的系统，利用MATLAB软件系统来实现图像的频域滤波技术，要求：1）学习和熟悉MATLAB软件的使用方法；2）熟悉和掌握MATLAB程序设计过程；3）利用所学数字图像处理技术知识和MATLAB软件对图像进行高通滤波处理4）能对图.jpg、.bmp、.png格式进行打开、保存、另存、退出等一系列功能操作；5）在程序开发时，必须清楚主要实现函数目的和作用，需要在程序书写时做适当注释说明，理解每一句函数的具体意义和使用范围；6）比较在高通滤波器中理想高频滤波器、巴特沃斯滤波器和高斯滤波器对图像数字化处理效果的异同；7）探索影响滤波效果的因素，通过设计不同的滤波半径和滤波器阶数来实现对图像的不同效果处理。数字图像处理课程设计33MATLAB简介3.1MATLAB主要功能MATLAB是MathWork公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，拥有界面简洁、友好的用户环境。它是建立在向量、数组和矩阵基础上的一种分析和仿真工具软件包，包含各种能够进行常规运算的“工具箱”，其强大的图形功能以及丰富的图像处理工具函数，使得MATLAB特别适合于图像处理学习和应用。MATLAB是一个交互式系统，是一种面向数组的编程语言。它是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言。高级语言可用于技术计算；开发环境可对代码、文件和数据进行管理；二维和三维图形函数可用于可视化数据；各种工具可用于构建自定义的图形用户界面；各种函数可将基于MATLAB的算法与外部应用程序和语言；其应用范围非常广，包括信号和图像处理、通迅、控制系统设计、测试和测量等众多应用领域。3.2MATLAB工作平台和编程环境MATLAB有两种常用的工作模式：一种是在命令窗口中直接输入简单的命令；另一种是.m文件的编程工作方式。前者适用于命令行这种比较简单的情形，而后者则适用于进行大量的复杂计算的情形。MATLAB启动后桌面布置方式中包含了1个工具栏、3个区域、5个工作窗口，这5个工作窗口分别为发射台（launchpad）、工作区（workspace）、命令历史（commandhistory）、当前路径（currentdirectory）和命令窗口（commandwindows）。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，可以利用菜单命令完成对工作窗口的操作，人机交互性更强，操作更简单。数字图像处理课程设计44数字图像处理的介绍4.1数字图像处理的发展图像是人类获取信息、表达信息和传递信息的重要手段。因此，数字图像处理技术已经成为信息科学、计算机科学、工程科学、地球科学等诸多方面的学者研究图像的有效工具。数字图像处理的发展历史并不长，起源于20世纪20年代。数字图像需要很大的存储空间和计算能力，其发展受到数字计算机和包括数据存储、显示和传输等相关技术的发展的制约。因此，数字图像处理的历史与计算机的发展密切相关，数字图像处理的真正历史是从数字计算机的出现开始的。数字图像处理技术在20世纪60年代末70年代初开始用于医学图像、地球遥感监测和天文学等领域。其后军事、气象、医学等学科的发展也推动了图像处理技术的迅速发展。此外，计算机硬件设备的不断降价，包括高速处理器、海量存储器、图像数字化和图像显示、打印等设备的不断降价成为推动数字图像处理技术发展的又一个动力。4.2数字图像处理的应用目前数