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河北大学工商学院

数字图像处理结课作业

题 目：基于MATLAB的数字图像灰度修正处理 姓名学号：XXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXX班 XXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXX班 XXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXX班 XXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXX班 组 别：第十五组 指导教师：XXXXXX

20XX年 XX月 XX日

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摘要：灰度修正处理是图像增强处理技术中一种非常基础、直接的空间域图像处理方法，也是图像数字化和图像显示的一个重要组成部分。在成像过程中，很多因素会导致图像的灰度级发生失真。本文主要说明了灰度级失真的原因，并针对这些问题讨论了如何基于MATLAB在图像采集系统中对图像像素进行修正。我们完成图像的灰度变换和直方图均衡化，使图像能够补偿成均匀的成像，在视觉上得到改善达到预期的显示效果。

关键词：图像处理；灰度变换；MATLAB；图像采集

图像是人类获取和交换信息的主要来源，图像处理起初主要应用在遥感、医学等领域。然而，随着人类活动范围的不断扩大、需求不断提高，图像处理的应用几乎渗透到科学研究、工程技术和人类社会生活的各个领域。图像校正是指对失真图像进行的复原性处理。实际的复原过程是设计一个滤波器，使其能从失真图象中计算得到真实图象的估值，使其根据预先规定的误差准则，最大程度地接近真实图象。

一 灰度及灰度失真

在成像过程中，很多因素会导致图像的灰度发生失真，如光照的强弱、光电转换系统中感光部件的灵敏度、电子元器件特性的不稳定等，均可引起图像亮度的不均匀。还有一些原因也会引起图像的失真：成象系统的象差、畸变、带宽有限等造成的；由于成象器件拍摄姿态和扫描非线性引起的；由于运动模糊、辐射失真、引入噪声等造成的。灰度级矫正希望在图像采集系统中对图像像素进行逐点修正使得整幅图像能够补偿成均匀的成像。图象校正的基本思路是，根据图像失真原因，建立相应的数学模型，从被污染或畸变的图象信号中提取所需要的信息，沿着使图象失真的逆过程恢复图象本来面貌。

灰度即使用黑色调表示物体，每个灰度对象都具有从0%（白色）到100%（黑色）的亮度值。灰度变换处理是图像增强处理技术中一种非常基础、直接的空间域图像处理方法，也是图像数字化和图像显示的一个重要组成部分。灰度变换主要针对独立的像素点进行处理，通过改变原始图像数据所占有的灰度范围而使图像在视觉上得到改观。

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二 灰度修正技术原理

灰度修正技术包括直接灰度变换和直方图修正，其目的是增强图像的对比度，使图像更加清晰。

2.1 灰度变换

灰度变换可使图像动态范围增大，图像对比度扩展，是图像增强的重要手段之一。这种变换方法有多种，如线性变换、对数变换、幂次变换等。

我们实验用到的是第一个变换——线性变换。线性变换是输出图像灰度值g和输入图像灰度值f 之间的函数关系是线性关系。 输出图像灰度值g的表达式可以写成：

g?N?M(f?m)?M??(f?m)?M n?m若α> 1，则输出图像对应的灰度范围扩大，对比度增强，图像会变得清晰；若0<α< 1，则输出图像对应的灰度范围压缩，对比度减小；在曝光不足或过度的情况下，图像灰度可能会局部在一个很小的范围内，这时在显示器上看到的将是一个模糊不清、没有灰度层次的图像。

采用线性变换对图像的每一个像素灰度做线性拉伸，将有效地改善图像的视觉效果。若α< 0，则图像灰度值求反，使白变黑，使黑变白。在MATLAB中，灰度修正函数为 imadjust，其调用格式为：

J=imadjust(I,[low high],[bottom top],gamma)；

该语句中的I为输入图像，[low high]是其需要变换的灰度范围；J为灰度变换后的输出图像，[bottom top]是输出图像相应的灰度范围；gamma是灰度变换的参数?。

当??1时，将扩大暗像素的灰度值范围，压缩亮像素的灰度值范围； 当??1时，将压缩暗像素的灰度值范围，扩大亮像素的灰度值范围； 当??1时，简化为线性变换。

2.2 直方图修正

直方图修正是通过改变图像灰度直方图的形状来达到图像增强的目的。常用的方法有直方图均衡和直方图匹配，本文使用直方图均衡来增强图像的对比度。

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