第六章 图像锐化处理

图像锐化处理课程论文图像锐化处理摘要：如今，数字图像处理技术得到广泛应用，给人们的学习、生活和工作带来了深远影响。

其中图像的锐化处理就是其中的重要部分，图像锐化处理的作用是使灰度反差增强，从而使模糊图像变得更加清晰。

本文介绍图像锐化处理的基本原理和处理技术，用MATLAB矩阵实验室对实际图像进行锐化处理得出实验结果。

关键词：图像锐化处理，数字图像，MATLAB1.MATLAB简介MATLAB全称是Matrix Laboratory(矩阵实验室)，是一种简单、高效、功能强大的高级语言，在科学与工程计算领域有着广泛的应用前途。

在数字图像处理领域，可应用MATLAB数字图像处理技术进行系统分析与设计。

它是一种专门用于矩阵数值计算的软件，从这点上也可以看出，它是矩阵运算上有自己独特的特点。

实际运用中MATLAB中的绝大多数的运算都是通过矩阵这一形式进行的，这一特点决定了MATLAB在处理数字图象上独特优势，理论上图象是一种二维的连续函数，然而计算机对图象进行数字吃力时，首先必须对其在空间和亮度上进行数字化，这就是图象的采样和量化的过程，二维图象均匀采样，可得到一幅离散成M*N样本的数字图象，该数字图象是一个整数阵列，因而用矩阵来描述该数字图象是最直观最简便的。

2.图象锐化概述数字图像处理中图像锐化的目的有两个：一是使灰度反差增强，增强图像的边缘，使模糊的图像变得清晰起来；这种模糊不是由于错误操作，就是特殊图像获取方法的固有影响。

二是提取目标物体的边界，对图像进行分割，便于目标区域的识别等。

通过图像的锐化，使得图像的质量有所改变，产生更适合人观察和识别的图像。

3.图象锐化的原理数字图像的锐化可分为线性锐化滤波和非线性锐化滤波。

如果输出像素是输入像素领域像素的线性组合则称为线性滤波，否则称为非线性滤波。

1）线性锐化滤波器线性高通滤波器是最常用的线性锐化滤波器。

这种滤波器必须满足滤波器的中心系数为正数，其他系数为负数。

课程设计报告学院：自动化学院专业名称：信息工程学生姓名：***指导教师：***时间：2011年9月课程设计任务书一、设计内容对图像采用微分运算的方法进行锐化处理。

要求：编写Matlab 程序对图像进行处理。

图像必须存于指定位置，处理后的图像也必须存于指定位置。

该程序能运行，可处理不同的图像。

图像处理算法自己制定，不得使用现成的Matlab 函数。

拉普拉斯算子如下：-4-4-4-4-4-4-4-4-41111111111111111111111111111111111110000二、主要技术指标1、熟悉图像锐化处理基本原理；2、对彩色图像进行图像锐化处理；3、将该模版与其他模版的图像分析效果进行比较；4、阅读参考文献10篇以上。

三、进度要求两周完成设计任务，写5000字以上的小论文。

附参考文献并在论文上相应位置进行标注。

学 生赵建涛 指导教师 赵春晖基于微分运算的彩色图像锐化处理摘要数字图像处理(Digital Image Processing)又称为计算机图像处理，它最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机己经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。

数字图像处理作为一门学科大约形成于20 世纪60年代初期。

图像处理的基木目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。

图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就，属于这些领域的有航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等，使图像处理成为一门引人注目、前景远大的新型学科。

随着图像处理技术的深入发展，随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理向更局、更深层次发展[1]。

在数字图像处理中，图像经转换或传输后，质量可能下降，难免有些模糊。

另外，图像平滑在降低噪声的同时也造成目标的轮廓不清晰和线条不鲜明，使目标的图像特征提取、识别、跟踪等难以进行，这一点可以利用图像锐化来增强.图像锐化的主要目的有两个:一是增强图像边缘，使模糊的图像变得更加清晰，颜色变得鲜明突出，图像的质量有所改善，产生更适合人眼观察和识别的图像；二是希望经过锐化处理后，目标物体的边缘鲜明，以便于提取目标的边缘、对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取等，为进一步的图像理解与分奠定定基础。

1 1 1 H 2 1 8 1 1 1 1
6.6.2

Wallis算法
考虑到人的视觉特性中包含一个对数环节， 因此在锐化时，加入对数处理的方法来改进。
g (i, j ) log[ f (i, j )] 1 s 4 s [log f (i 1, j ) log f (i 1, j ) log f (i, j 1) log f (i, j 1)
20
20
21
20
32
20
25
20
20
20
6.3.3
单方向锐化算法的后处理
方法2：将所有的像素值取绝对值。 这样做的结果是，可以获得对边缘 的有方向提取。
0 0 0 0 0 0 0 0 13 13 12 0 0 20 13 5 0 0 0 0 0 0
0 -3 0 -6 0 0 1 0
-13 -20 0 -13 -13 0 12 0 5 0 0 0
2
6.6.1
Laplacian 算法

由前面的推导，写成模板系数形式形 式即为Laplacian算子：
0 1 0 H1 1 4 1 0 1 0
6.6.1

Laplacian 算法
为了改善锐化效果，可以脱离微分的计算 原理，在原有的算子基础上，对模板系数 进行改变，获得Laplacian变形算子如下 所示。
0 3 0 6 0 0 1 0
6.4

无方向一阶微分锐化算法


前面的锐化处理结果对于人工设计制造的具有矩 形特征物体（例如：楼房、汉字等）的边缘的提 取很有效。但是，对于不规则形状（如：人物） 的边缘提取，则存在信息的缺损。 为了解决上面的问题，就希望提出对任何方向上 的边缘信息均敏感的锐化算法。 因为这类锐化方法要求对边缘的方向没有选择， 所 （共 2 题）

第六章图像的锐化处理一.填空题1. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。

垂直方向的微分算子属于________________。

（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”）2. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。

Roberts交叉微分算子属于________________。

（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”）3. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。

Sobel 微分算子属于________________。

（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”）4. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。

Priwitt微分算子属于________________。

（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”）5. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。

Laplacian微分算子属于________________。

（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”）6. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。

Wallis 微分算子属于________________。

（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”）7. 在图像的锐化处理中，通过一阶微分算子和二阶微分算子都可以进行细节的增强与检测。

水平方向的微分算子属于________________。

（填“一阶微分算子”或“二阶微分算子”）8. 图像微分______________了边缘和其他突变的信息。

（填“增强”或“削弱”）9. 图像微分______________了灰度变化缓慢的信息。

（填“增强”或“削弱”）10. 图像微分算子______________用在边缘检测中。

（填“能”或“不能”）四.简答题1. 图像中的细节特征大致有哪些？一般细节反映在图像中的什么地方？2. 一阶微分算子与二阶微分算子在提取图像的细节信息时，有什么异同？3. 简述水平方向的微分算子的作用模板和处理过程。