基于MATLABGUI的图像滤波器的设计要点.pdf
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1、课程设计报告 题目:图像滤波器的设计 学生姓名:刘瑞 学生学号: 1114030118 系别:电气信息工程学院 专业:通信工程 届别: 15届 指导教师:陈帅 电气信息工程学院制 2014年 6 月 第 1 页 图像滤波器的设计 学生:刘瑞 指导教师:陈帅 电气信息工程学院通信工程专业 1 目的与要求 1.1 目的: 利用 MATLAB 的 GUI程序设计一个简单实用的图像处理程序。该程序具 备 1.2 中所述的图像处理功能,以满足本次设计要求。 1.2 要求: 设计一个 MATLAB 图形界面,可以选择输入图像文件,对图形文件进行 多种加噪声,设计滤波器进行滤波处理,并显示结果。 2 方案制
2、定 2.1 设计原理 : 本设计利用 MATLAB 软件设计图像界面以实现相应功能, 图像界面, 简称 GUI,是一种提供人机交互的工具和方法。MATLAB 的 GUI为开发者提供了一个不 脱离 MATLAB 的开发环境,有助于MATLAB 程序的 GUI集成。在 MATLAB 中的 GUIDE 就 是图像用户界面开发环境, 它向用户提供了一系列的创建用户图像界面的工具。这大 大简化了 GUI设计和生成的过程 1 。 2.2 功能分析 设计要求该图形界面可以选择输入图像文件,可使用GUI中的“ Push Button ” 按键或是通过工具条中的“Menu Editor ”设计相应功能。本次设计
3、采用后者实现。 在满足基本要求下,添加“保存图像”和“退出”两项菜单功能 1 。 通过三种噪声(椒盐、高斯、乘性)和两种滤波器(高通、低通)对图像进行加 噪声和滤波处理。 噪声是不可预测的,只能用概率方法来认识的随机误差。三种噪声特性见4.2 小节。 低通滤波器的功能是让低频率通过而滤掉高频,其作用是过滤包含在高频中的噪 声。所以低通滤波器的效果是图像去噪声平滑增强,但同时也抑制图像的边界, 造成 图像模糊。对于大小M*N的图像,频率点为( u,v )与频域中心距离为D(u,v ), 则 220.5 ( , )()() 22 MN D u vuv 2 (1) 高通滤波器是抑制低频, 让高频分量
4、通过, 其作用是使图像得到锐化处理,突出 图像边界。高通滤波器的产生公式为 第 2 页 0 0 0,( , ) H(u,v)= 1,( , ) D u vD D u vD 2 (2) 设计两个显示图像的窗口, 一个用于显示原始图像, 另一个用于显示处理后的图 像。 3 界面设计 3.1 设计界面 设计界面分为显示区域与操作区域两部分。 显示区域用于显示载入的图像和处理后的图像,操作区域用于实现图像的选取和 处理。设计完成后运行的软件界面如图1 所示。 图 1 设计界面 3.2 菜单界面 通过“ Menu Editor ”创建如下菜单,通过以下菜单来选择输入图形文件并做相 应处理,如图 2 所示
5、 第 3 页 图 2 菜单界面 4 具体设计 4.1菜单 4.1.1 载入图像 载入图像时,通过对话框的形式来选择文件,通过uigetfile函数来实现,调用 的格式为 filename,pathname=uigetfile(*.jpg;*.bmp;*.gif, 载入图 像).通过file=pathname filename;x=imread(file)读取选中的图像,通过 imshow(x) 在显示区域上显示图像。如图3、图 4 所示。其中图 3 为程序运行时弹出 的选择图像对话框,图4 为载入图像后的图形界面。 图 3 载入图像对话框图 4 载入图像 第 4 页 4.1.2 保存图像 保存
6、图像时,通过“ uiputfile”、 “imwrite ”函数实现。 sfilename ,sfilepath=uiputfile(*.jpg;*.bmp;*.gif;*.*,保存 图 像 ,untitled.jpg)实 现 选 择 图 像 文 件 保 存 的 路 径 与 格 式 ; 然 后 , 通 过 sfilefullname=sfilepath,sfilename;imwrite(handles.img,sfilefullname);实 现对图像的保存。 4.1.3 退出 退出程序,可通过clc;close all;close(gcf);clear;实现 4.2 加噪声 设 计 中 ,
7、 可 以 通 过 函 数imnoise()给 图 像 添 加 噪 声 , 调 用 格 式 为 f=imnoise(I,type,parameters);其中 I 指要添加噪声的图像,type 为噪声类型, parameters 为对应噪声的参数 2 。 4.2.1 椒盐噪声 椒盐噪声又称双极脉冲噪声,其概率密度函数为: , ( ), 0, Pa za p zPb zb other (3) 指图像中出现的噪声只有两种灰度值,分别为a 和 b, 出现的概率为 Pa和 Pb 2 。 Matlab中 产 生 椒 盐 噪 声 的 函 数 为 “ salt axes(handles.axes2); 显示在
8、 axes2 中。如图 5 所示。 图 5 原始图像与添加椒盐噪声后图像 第 5 页 4.2.2 高斯噪声 高斯噪声是一种源于电子电路噪声和由低照明度或高温带来的传感器噪声。又称 正态噪声。其概率密度函数为 2 2 2 () 1 ( )() 2 z u p ze(4) z 表示灰度值, u 表示噪声期望,为噪声的标准差 2 。Matlab 中产生高斯噪声 的函数为“ gaussian ”, 调用的格式为 f=imnoise(handles.img,gaussian,p1,p2); 其中 p1为高斯噪声的均值, p2 为方差。通过 imshow(f);axes(handles.axes2);显示
9、 在 axes2 中。如图 6 所示 图 6 原始图像与添加高斯噪声后图像 4.2.3 乘性噪声 与高斯噪声和椒盐噪声类似,利用函数“speckle ”可为图像添加乘性噪声,调 用格式为 f=imnoise(handles.img,speckle,p1)。由公式 f= (handles.img)*n*p1, 降乘性噪声添加到handles.img (图像)中,其中 n 是均值为 0,方差为 p1的均匀分 布的随机噪声。如图7 所示。 图 7 原始图像与添加乘性噪声后图像 第 6 页 4.3 滤波器 4.3.1 低通滤波器(以巴特沃斯低通滤波器为例) 巴特沃斯低通滤波器产生公式为 2 0 1 H
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- 基于 MATLABGUI 图像 滤波器 设计 要点
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