论文总字数：16873字

摘 要

随着世界日新月异的发展，各个领域已经开始借助图像处理带来的便利进行日常的工作，尤其是工业、农业、军事、医学等领域，更是离不开图像处理的帮助。图像处理中最具代表性的便是数字图像处理，它是通过计算机帮助图像通过一系列的处理方式帮助图像质量进行增强和完善，是以计算机行业发展和数学发展（离散数学）为基础所衍生的产物，同时也顺应了现代大数据潮流的需求，开始走进人们的视野。

科技的发展越来越快，人们已经不再习惯也不再满足画质差的图像，从而对数字图像处理报以更加大的期待，并推动着数字图像处理这门学科不断进步，数字图像处理也逐渐转变成了人们工作应用、科学研究和日常互动中的一种普遍的工具。

本课题就是从这样的背景出发，将现阶段传统、主流的图像增强算法进行研究。该研究将会基于Matlab软件对灰度变换、直方图均衡、Gamma算法、Laplace算法、Retinex算法进行仿真和对比，分析它们在同一图片上的增强效果，及对大多数产业或领域中的出色应用。

关键词：图像处理；图像增强；Matlab；算法；仿真

Research and Implementation of Image Enhancement Algorithm

Abstract

Along with the development of the world with each passing day, all areas have begun to use the advantages of image processing in daily work, especially in industry and agriculture in the fields of military medicine, but without the help of image processing, image processing is the most representative in digital image processing, it is through the computer image through a series of processing way help to enhance and improve the image quality, based on the computer industry development and mathematics (discrete mathematics) on the basis of the derivative products, but also conform to the trend of our modern large data requirements, began to come into the mind of the people.

The development of science and technology faster and faster, people are no longer used to no longer meet the image of poor quality, and digital image processing with more great expectations, and push the progress on the subject of digital image processing, digital image processing is gradually turned into people work applied scientific research and a common tool in everyday interactions.

Starting from such a background, this project will study the current traditional mainstream image enhancement algorithms. This research will simulate and compare the grayscale transform histogram equilibrium Gamma algorithm Laplace algorithm based on Matlab software, and analyze their enhancement effect on the same image and their excellent applications in most industries or fields.

Key works:Image Processing; Image Enhancement; Matlab; Algorithm; Simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 研究的背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文结构 2

第二章 空域图像增强法的基本理论 4

2.1 灰度变换 4

（1）线性灰度变换 4

（2） 分段线性变换 4

（3） 非线性变换 5

2.2 直方图均衡 6

2.3 Laplace算法 7

2.4 Gamma算法 8

第三章 频域增强法 10

3.1 低通滤波 10

3.2 高通滤波 11

（1） 理想高通滤波器 11

（2）巴特沃斯（Butterworth）高通滤波器 11

（3）指数型（高斯）高通滤波器 11

3.3 同态滤波 12

3.4 Retinex算法 12

第四章 仿真设计及比较 14

3.1 仿真设计 14

3.1.1 对彩色图像进行仿真并对比 14

3.1.2 对黑白图像进行仿真并对比 17

3.2 仿真结果分析 22

第五章 总结与展望 23

4.1 总结 23

4.2 课题研究与展望 23

致谢 24

参考文献 25

绪 论

1.1 研究的背景与意义

图象是通过物体经过光线的透射或反射之后，能够被人类眼部视觉神经所捕捉形成的光信息，在大脑形成该事物的印象和认知，是自然景观的客观反映，是人类认识世界和人类本身的重要源泉^[1]。对于图像的普遍说法是，只要是能被人类视觉神经系统所捕捉到的所有的有形信息，或是人们通过遐想而在心中形成的有形图像都可以统称为图象。图象是一种能够进行信息传递的重要载体，是人们日常生活与工作科研所需要进行信息交换的重要方式。实践表明，人类感知到外界的信息都是通过视觉神经捕捉后得到的。因此，图像作为用来传递信息的载体，在如今需求越来越大的社会中，人们开始对图像进行加工，强调图片中所需要的信息的同时，还将抑制另一部分不需要的信息，使得图片内部所承载的有用信息变得明显，让人们便于通过肉眼高效而准确地获取图片内提供的信息。而图像处理，就是通过数学运算对图像信息进行加工，提高图片的质量和所承载的有用信息，以满足现在社会人们的工作需要和日常需求。

数字图像处理是上个世纪六十年代初步发展起来的新型学科，早期发展的目的是为了提高图像质量、改善人们视觉效果。它的发展速度非常之快，应用范围也非常的广，同时还与其他学科有着相交在一起的联系，成为连接各个学科的桥梁，涉及了众多的知识领域。在进行捕获图像之前，首先要了解成像原理、光传感器的结构和电子学技术。为了能清楚地表示图像，要用到数学分析、矩阵论、随机过程；对图像进行增强，要了解人类视觉的生理和心理特点；对图像进行压缩，必须了解信息论和编码的基本理论和方法^[2]；在计算机中实际进行图像处理时，应对编程语言和MATLAB、C 等软件工具进行熟悉^[3]。

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