图像锐化处理_毕业设计说明书(编辑修改稿)

图像锐化处理_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

在行 内有 一 句话 “ 在 Windows 下开 发软 件， 只 有你 想不 到 的， 没有Visual C++做不到的”来 形容 Visual C++ 的功能齐全和 强大。 Visual C++ 在以前版本的 基础上又增 加了许多特性，比 如 ATL 复合控件、 Inter 特性、 OLEDB 提供者模块、 ADO 数据绑定等。 与电气工程学院学院毕业设计说明书 15 以前的版本相 比， Visual C++ 的 MFC 类库没有做太大的改进，但是其集成开 发环 境做了一些 改进，增加了 一些新特性，使 其更易于应用。 这些新特性包 括以下几个 方面： （ 1）文本编 辑器 Find in Files 命令支持两个独立的输出窗格，可以保存上次搜索结果。 （ 2）调试器 可以 直接 运 行和 调试 程 序， 还可 以 使用 宏语 言 来自 动操 作 调试器。 （ 3）增强的 资源编辑器 可以在对话框中使用 WizardBar 将程序同可视化元素联系起来。 在使用加 速键、对 话框、菜单、字 符串时，可以对多个 要改的项目作统一修改。 （ 4）可定制 的工具栏和菜 单栏 可以创建新的工具条和菜单栏。 如增加或者删除菜单命令和工具条按钮 等。 （ 5）支持 Inter 连接 可以直接在 IDE 中查看网页。 该特性 可以让 Visual Studio 用户了解最新信息，获 取更新的文 档及完成产 品的升级和修 正工作。 （ 6）宏和自 动化功能 宏记录功能可以根据用户的操作自动生成宏操作序列；自动化功能可以实现一些重复 性过程和工 作。 （ 7）在工作 区内可以包含 多个并列的 工程文件 以前的 Visual C++版本在不 同工程之间 复制代码 和资源时 ，需要先打开一个工程，然后打开另一个工程的资源文件，然后进行资源复制操作。 而 Visual C++ 版本可以 在当前 工 作区中增加 一个新的工程，这个特性可 以很方便快 速的完成资 源的复制操作。 （ 8）项目工 作区和文件 在 Visual C++ 中，一个项目 系统在一个工 作区内包含 多个不同的项目类 型，比如 工作区文件 以 dsw 为后缀名，项 目文件以 dsp 为后缀名，而 Build 文件分为内部文件和外 部文件等。 电气工程学院学院毕业设计说明书 16 Visual C++ 及其开发环境 微 软 于 1992 年 推 出 了 Visual C++ ， 现 在 最 新 的 版 本 为Visual C++ 20xx。 经历了近 20年的发展 ， Visual C++已经有了很大的变化 ，在界 面、功能 、库支 持方面都有许 多的增强。 其中 ， Visual C++ 版本以其强大的功能和较小的系统开销，至今深受广大程序员的喜爱。 VisualC++ 有三个版本，分别是标 准版、专 业版、企业版。 其中标准 版又称学习 版，而企 业版的功能最 为强大，我们这里所用的版本就是 Visual C++ 企业版。 Visual C++ 集成开发环境 由一套综 合的开发 工具所组 成，提供了良好的 可视化编 程环境， Visual C++ 不仅为用户 提供编辑代码、编译、连接、调试等基本功能，还提供多种辅助 开发工具，以使用户的开发过程 更简单、方 便。 Visual C++ 集成开发环境 的主界面 其主要包 括菜单、 工具栏、编辑区、工作区 窗口、输出 窗口和状态 栏等部分。 1 编辑区 编辑区是使用 Visual C++进行一切编辑 的区域，它一般位于 开发界面的下方， C++的源代码就 在这里编辑 和显示。 设计对话 框时，窗口绘制器也在此显示。 编辑区基本上是开发界面的全部区域，不能被菜单或工具栏占据。 2 工作区 工作区是 Visual C++一个最重要的组成部分，它一般位于开发主界面的左侧，开发 者的大部分 工作都是在 IDE 中完 成， IDE 使用项目工作区来组织项目以及项目信息在屏幕上出现的方式。 在一个项目工作区中，可以处 理一个工程 和它所包含 的文件、一个 工程的子工 程、多个相互独立的工程和多个相互依赖的工程。 项目工作区底部有 3 个标签项：分别为 Class View（类视图）、 Resource View（资源视图 ）、File View（文件视图），点击某个 具体的标签可 以切换到对 应的项目工作区视图中。 3 输出窗口 电气工程学院学院毕业设计说明书 17 输出窗口位于整个主窗口的下方，主要用于显示代码调试和运行中的相关信息，在这 里可以看到 编译程序的 进展说明、警告 以及出错信息；在 逐步编 译代码时 ，输出窗口 是 Visual C++调试程序显示所有变量当前值的地方，当关闭输出窗口后，它会在 Visual C++需要显示有关信息时自动打开。 4 工具栏 工具栏也是 IDE 的重要组成 部分，主 要列出了在 代码开发 过程中经常用到的一些功能。 通常第一次运行 Visual C++时，在菜单栏的下面有 3 个工具栏，它们分 别是：标 准工具栏、向导工具栏 和调试工具栏。 本章小结 本章首先对数字图像处理作了一个简单的概述，介绍了数字图像处理的特点、目的及 其主要研究 的内容，对数字 图像处理有 一个初步的认识；然后 分析了 用 VC++语言进行软件开 发的优势；最后 对要使用的集成开发环境 VC++ 进行了大致的介绍 ，以便于后面 的使用。 电气工程学院学院毕业设计说明书 18 第四章 算法分析与描述 图像锐化处理的目的是为了使图像的边缘。 轮廓线以及图像的细节变得清晰。 经过平滑 处理的图像 变得模糊的根 本原因是图 像受到了平均或积分运算 ，因此对其 进行逆运算（微分运算 ） 就可以 使图像变得清晰。 为了要把图像中间任何方向延伸的边缘和轮廓线变得清晰，必须选择那些不具备空间方向性的和具有旋转不变的线性微分算子。 最基本的一类边缘检测算子是微分类算子。 包括： Sobel 算子、 Robel梯度算子、 Prewitt 边缘检测 算子、 Laplacian 算 子等。 从频率域来考虑，图形模糊的实质是因为其高频分量被衰减，因此可以用高通滤波器来使图像变得清晰。 这里介绍 3 种常用 的频域高通滤波器，分别是理想高通滤波器（ IHPF） 、巴特沃思高通滤波器（ BHPE）。 空域微分锐化方法 图像的模糊相当于图像被平均或被积分，为实现图像的锐化，必须用它的反运 算“微分 ”，加 强高频分量 的作用， 从而使图 像轮廓清晰。 由于模 糊图像的特 征（如 边沿的走向 等）各 不相同 ，要进行锐 化，应该采用各向同性、 具有旋转不 变的线性微 分算子。 图像处理中最常用的微分方法是求梯度。 对于图像 f(x,y),它所电气工程学院学院毕业设计说明书 19 在的梯度是一个矢量 ，定义为  yfxfyxfG rad , 点（ x,y） 梯 度的幅度为梯 度的模，即     22,    xfxfyxfGyxGM r ad 对数字图像用微分运算不方便，一般用差分来近似。 常用的梯度差分有：              2122 1,1,  yxfyxfyxfyxfyxGM 为了运算简便，可以 简化为          1,1,  yxfyxfyxfyxfyxGM 或者利用 Roberts 梯度算子              2122 1,11,1,  yxfyxfyxfyxfyxGM Roberts 算子也可以简化为          1,11,1,  yxfyxfyxfyxfyxGM 常用的梯度算子还有 Laplacian 算子。 Lapalacian 算子是仿效属性上的 2222ji  ，它是用二 阶差分实现 的。            ,1,1,4,2  jifjifjifjifjifjif 用模板算子来 表示为 ： 010141010 也可以推广 Laplacian 算子，考虑进对角线 方向，这样它就 是一个 8 邻域的算子，其 模板为 111181111 电气工程学院学院毕业设计说明书 20 Laplacian 算子有两个缺点，一个是边沿的方向被丢失，另一个是 Laplacian 算子为二阶差分，双倍加强了图中的噪声影响。 优点是各向同性，即旋转不 变。 梯度算子一旦算出后，就可以根据不同的需要生成不同的梯度增强图像。 最简单的就是用该点的梯度幅度代 替此点 的灰度。 此方法的 缺点是增强的图像仅仅显示灰度变换比较陡峭的边沿轮廓，而灰度变化比较平缓或者比较均匀 的地方则呈 现黑色。 人们又提出了一些改 进的方法， 例如      yxf yxGMyxg , ,  其他 TyxGM , 其中 T 是一个非负的 阈值。 适当 的选取 T，即可使 明显的边沿轮廓得到突出，并且不 会破坏原来 灰度变换比 较平缓的背景。 拉普拉斯 微分算子函数 拉式算子是一个 刻画图像灰 度的二阶 商算子，它 是点、线、边界 提取算子， 亦称为边界 提取算子。 通常图像 和对他实施 拉式算子后的结果组 合后产生一 个锐化图像。 拉式算 子用来改善 因扩散效应的模糊特 别有效，因 为它符合降 制模型。 扩散效应是 成像过程中经常发生的现 象。 最简单的二阶各 向同性微分 算子是拉 普拉斯微分 算子， 具有旋转不变性。 二维图 像 f（ x,y） 的 拉普拉斯微 分算子定义为 ： 22222y fx ff  电气工程学院学院毕业设计说明书 21              jifjifjifjifjifjifxfxx,1,1,1,22             jifjifjifjifjifjifyfyy,1,1,1,22           ,1,1,4,2  jifjifjifjifjifjif 写成模板系数形式形 式即为 Laplacian 算子 ： 010141010 其上形式 为 离散拉 普拉斯算子 的模板 ，另外还有 扩 展模板 ，表示如下： 111181111 从模板形式容易看出，如果在图像中一个较暗的区域中出现了一个亮点，那么用拉普 拉斯运算就 会使这个亮 点变得更亮。 因 为图像中的边缘就是那些灰度发生跳变的区域，所以拉普 拉斯锐化模 板在边缘检测中很有用。 一般增 强技术对于 陡峭的边缘和 缓慢变化的 边缘很难确定其边缘线的位置。 但此算子却可用二次微分正峰和负峰之间的过零点来确定，对孤立 点或端点更 为敏感，因此特 别适用于以 突出图像电气工程学院学院毕业设计说明书 22 中的孤立点、孤 立线或线端 点为目的的 场合。 同梯 度算子一样 ，拉普拉斯算子也会增强图像中的噪声，有时用拉普拉斯算子进行边缘检测时，可将图像先进行 平滑处理。 laplace 算子是 与方向无光的 各向同性边 缘检测算子 ,若只关心边缘点的位置而不 顾其周围的 实际灰度差 时 ,一 般选择该算子 进行检测 .特点 :各向同性 ,线性 和位移是不 变的 ,对 线性和孤立 点检测效果好 ,但边缘 方向信息丢失 ,常产 生双像素的 边缘 ,对噪声有双倍 的加强作用。 Roberts 交叉 微分算子函 数 Roberts 算子模板是 一个 2 2 的模板，左上角 的是当前待 处理像素 f()，则交叉 微 分算子定义 如下：        1.,1,1,1  jifjifjifjiff 其模板可以 表示为：  10 011D ，   01 102D      jifDjifD , 2211     21,   jif 例如：已知原始图像 F，求：用 Roberts 交叉微分算子的处理结果。 3 3 3 3 33 8 7 6 33 6 0 5 33 7 8 4 33 8 3 3 3F电气工程学院学院毕业设计说明书 23 0000。