彩色圖像的灰度化處理

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1、沈陽理工大學數(shù)字圖像處理課程設(shè)計第1章緒論1.1數(shù)字圖像數(shù)字圖像，又稱數(shù)碼圖像或數(shù)位圖像，是二維圖像用有限數(shù)字數(shù)值像素的表示。數(shù)字圖像是由模擬圖像數(shù)字化得到的、以像素為基本元素的、可以用計算機或數(shù)字電路存儲和處理的圖像。像素（或像元，Pixel）是數(shù)字圖像的基本元素，像素是在模擬圖像數(shù)字化時對連續(xù)空間進行離散化得到的。每個像素具有整數(shù)行（高）和列（寬）位置坐標，同時每個像素都具有整數(shù)灰度值或顏色值?！　⊥ǔ＃袼卦谟嬎銠C中保存為二維整數(shù)數(shù)阻的光柵圖像，這些值經(jīng)常用壓縮格式進行傳輸和儲存。數(shù)字圖像可以許多不同的輸入設(shè)備和

2、技術(shù)生成，例如數(shù)碼相機、掃描儀、坐標測量機、seismographicprofiling、airborneradar等等，也可以從任意的非圖像數(shù)據(jù)合成得到，例如數(shù)學函數(shù)或者三維幾何模型，三維幾何模型是計算機圖形學的一個主要分支。數(shù)字圖像處理領(lǐng)域就是研究它們的變換算法。1.2設(shè)計平臺本次設(shè)計采用的平臺是MATLAB7.0。MATLAB編程語言被業(yè)界稱為第四代計算機語言，它允許按照數(shù)學推導(dǎo)的習慣編寫程序。MATLAB7.0的工作環(huán)境包括當前工作窗口、命令歷史記錄窗口、命令控制窗口、圖形處理窗口、當前路徑選擇菜單、程序編輯器

3、、變量查看器、模型編輯器、GUI編輯器以及豐富的函數(shù)庫和MATLAB附帶的大量M文件。MATLAB是由美國MathWorks公司生產(chǎn)的一個為科學和工程計算專門設(shè)計的交互式大型軟件，是一個可以完成各種計算和數(shù)據(jù)處理的、可視化的、強大的計算工具。它集圖示和精確計算于一身，在應(yīng)用數(shù)學、物理、化工、機電工程、醫(yī)藥、金融和其他需要進行復(fù)雜計算的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。MATLAB作為一種科學計算的高級語言之所以受歡迎，就是因為它有豐富的函數(shù)資源和工具箱資源，編程人員可以根據(jù)自己的需要選擇函數(shù)，而無需再去編寫大量繁瑣的程序代碼，從而減

4、輕了編程人員的工作負擔，被稱為第四代編程語言。11沈陽理工大學數(shù)字圖像處理課程設(shè)計在MATLAB設(shè)計環(huán)境中，圖像處理工具箱提供一套全方位的參照標準算法和圖形工具，用于進行圖像處理、分析、可視化和算法開發(fā)?？捎闷鋵τ性肼晥D像或退化圖像進行去噪聲或還原、增強圖像以獲得更高清晰度、提取特征、分析形狀和紋理以及對兩個圖像進行匹配。工具箱中大部分函數(shù)均以開放式MATLAB語言編寫。這意味著可以檢查算法、修改源代碼和創(chuàng)建自定義函數(shù)。圖像處理工具箱在生物測定學、遙感、監(jiān)控、基因表達、顯微鏡技術(shù)、半導(dǎo)體測試、圖像傳感器設(shè)計、顏色科學及

5、材料科學等領(lǐng)域為工程師和科學家提供支持。它也促進了圖像處理技術(shù)的教學。1.3發(fā)展前景在計算機領(lǐng)域中，灰度數(shù)字圖像是每個像素只有一個采樣顏色的圖像。這類圖像通常顯示為從最暗的黑色到最亮的白色的灰度，盡管理論上這個采樣可以是任何顏色的不同深淺，甚至可以是不同亮度上的不同顏色?；叶葓D像與黑白圖像不同，在計算機圖像領(lǐng)域中黑白圖像只有黑色與白色兩種顏色；灰度圖像在黑色與白色之間還有許多級的顏色深度。但是，在數(shù)字圖像領(lǐng)域之外，“黑白圖像”也表示“灰度圖像”，例如灰度的照片通常叫做“黑白照片”。在一些關(guān)于數(shù)字圖像的文章中單色圖像等同

6、于灰度圖像，在另外一些文章中又等同于黑白圖像。彩色圖像的灰度化技術(shù)在現(xiàn)代科技中應(yīng)用越來越廣泛,例如人臉目標的檢測與匹配以及運動物體目標的監(jiān)測等等,在系統(tǒng)預(yù)處理階段,都要把采集來的彩色圖像進行灰度化處理,這樣既可以提高后續(xù)算法速度,而且可以提高系統(tǒng)綜合應(yīng)用實效,達到更為理想的要求。因此研究圖像灰度化技術(shù)具有重要意義。11沈陽理工大學數(shù)字圖像處理課程設(shè)計第2章設(shè)計原理將彩色圖轉(zhuǎn)化成為灰度圖的過程稱為圖像的灰度化處理。彩色圖像中的每個像素的顏色有R、G、B三個分量決定，而每個分量有255個中值可取，這樣一個像素點可以有160

7、0多萬（255*255*255）的顏色的變化范圍。而灰度圖像是R、G、B三個分量相同的一種特殊的彩色圖像，其中一個像素點的變化范圍為255種，所以在數(shù)字圖像處理中一般先將各種格式的圖像轉(zhuǎn)變成灰度圖像以使后續(xù)的圖像的計算量變得少一些。灰度圖像的描述與彩色圖像一樣仍然反映了整幅圖像的整體和局部的色度和亮度等級的分布和特征。在RGB模型中，如果R=G=B時，則彩色表示一種灰度顏色，其中R=G=B的值叫做灰度值。因此，灰度圖像每個像素只需一個字節(jié)存放灰度值（又稱強度值、亮度值），灰度范圍為0-255。本設(shè)計采用三種方法對圖像進

8、行灰度化處理。a)加權(quán)平均法根據(jù)重要性及其它指標，將三個分量以不同的權(quán)值進行加權(quán)平均。由于人眼對綠色的敏感最高，對藍色敏感最低，因此，對RGB三分量進行加權(quán)平均能得到較合理的灰度圖像。b)平均值法求出每個像素點的R、G、B三個分量的平均值，然后將彩色圖像中的這個平均值賦予給這個像素的三個分量。c)最大值法將彩色圖像中的三分量亮度的