雾天降质图像增强技术研究与MATLAB实现
摘 要
随着信息技术的不断发展同时也伴随着人类工业化进程的不断前进，空气污染也越来越严重。一项调查数据显示，一年中大雾天气所占的比例在逐年上升，而有雾天气会给人类的生产生活带来极大的不便。有雾天气时，交通事故发生的概率大大增加。一方面，数字图像处理已成为一个极其重要的学科和技术领域，在通信、语音、图像、遥感、生物工程等众多领域得到了广泛的应用。本文主要针对雾天情况下获取的降质灰度图像进行研究。通过 MATLAB 对数字图像进行处理，建立衰减模型。首先运用空间域中的直方图均衡化的领域处理后再经过像素点处理，对像素点处理采用三种方法来实现灰度图像的清晰化处理，即灰度线性变换法，灰度非线性变换法和灰度非线性和线性的综合法。并对这三种方法得到的结果进行了比较分析。梳理几种技术的优劣。
关键词：数字图像处理，图像去雾，MATLAB，灰度图像清晰化
ABSTRACT
With the continuous development of information technology and the progress of human industrialization, air pollution is becoming more and more serious. According to a survey data, the proportion of foggy weather is increasing year by year, and foggy weather will bring great inconvenience to human production and life. In foggy weather, the probability of traffic accidents increases greatly. On the one hand, digital image processing has become an extremely important subject and technology field, which has been widely used in many fields such as communication, voice, image, remote sensing, bioengineering and so on. This paper mainly studies the degraded gray image acquired in foggy weather. The digital image is processed by MATLAB, and the attenuation model is established. Firstly, the domain of histogram equalization in spatial domain is used to process the pixels, and then the pixels are processed. Three methods are used to achieve the clarity of gray image, namely, gray linear transformation, gray nonlinear transformation and gray nonlinear and linear synthesis. The results obtained by these three methods are compared and analyzed. Comb the advantages and disadvantages of several technologies.
Key words: digital image processing, image defogging, MATLAB, gray image clarification
目录
摘 要 1
1 绪论 4
1.1 背景及研究意义 4
1.2课题主要研究内容 5
2 MATLAB仿真工具简介 6
2.1 MATLAB简介和特点 6
3 数字图像处理技术简介 8
3.1 数字图像处理简介 8
3.2 图像的复原 9
3.3 图像的增强 9
3.4 图像的压缩 10
4.数字图像增强 12
4.1.空间域 （对于雾天的图片进行增强） 12
4.1. 1.直方图均衡化 12
4.1.2中值滤波 22
4.2.频率域 24
4.2.1锐化（高通）滤波 巴特沃斯高通 25
5.结果与分析 29
5.1对比度增强的结果与分析 29
5.2中值滤波增强的结果与分析 30
5.3高通滤波增强的结果与分析 31
总 结 32
致 谢 33
参考文献 34
参考文献
[1] 刘卫东, 王艳芬. “数字信号处理”实验的MATLAB用户界面设计[ J ]. 实验科学与技术, 2004, 9 (3) : 58-61.
[2] 张宏.《数字图像处理与分析》[M]. 机械工业出版社.2009，22(4)：77-79．
[3] 张帆. 《数字图像处理与分析》[M]第二版.北京航空航天大学出版社.2010年7月.
[4] 朱秀昌，刘峰，胡栋. 《数字图像处理教程》[M].清华大学出版社.2011年7月
[5] 夏良正.《数字图像处理》[M].东南大学出版社.1999年
[6] 陈惠玲．基于MATLAB GUI用户界面的数学课堂教学探讨[J]. 数学学习与研究:教研版．2008，(3):2-3．
[7] 容观澳《计算机图像处理》[M].清华大学出版社.2000年
[8] 黄文梅, 熊桂林, 杨勇编著. 信号分析与处理-MATLAB语言及应用[M].长沙.国防科技大学出版社,2002.2
[9] 陈垚光,毛涛涛,王正林,王玲. 精通MATLAB GUI设计[M]. 北京: 电子工业出版社，2008.
[10] 沈捷，王莉．基于MATLAB的图形交互式数字信号处理教学实验系统[M]. 电脑开发与应用,2007,(9)：59-61．
[11] 张葛祥, 李娜. MATLAB仿真技术与应用[M]. 北京:清华大学出版社,2003.
[12] 蒋小燕．MATLAB在“数字图像处理”课程教学中的应用[J]. 常州工学院学报，2009，22(4)：77-79．
[13] 王家文. MATLAB图形图像处理[J]. 国防工业出版社,2003,25(4)：342-345.
[14] Morse B S, Sch wart z wald D. Image Magnification Using Level-set Reconstruction[C]//Proc. of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. [S. l.]: IEEE Computer Society, 2001.
[15] Nara sim han S G, Nayar S K. Interactive Weathering of an Image Using Physical Model[C]//Proceedings of the ICCV Workshop on Color and Photometric Methods in Computer Vision. [S. l.]: IEEE
[16]Nicholas Sia Pik Kong，Haidi Ibrahim． Multiple layers block overlapped histogram equalization for local content emphasis［J］． Computer and Electrical Engineering，2011，( 37) : 631 － 643．
[17] 施晓红. MATLAB精通GUI图形界面编程[M].北京大学出版社.2009年.
[18] 赵红怡. 数字图像处理及其MATLAB实现[M].化学工业出版社,2002年.
[19] K.K.Clarke,D.T.Hess.Communication Circuits.Analysis and Design.Addison-Wesley[M], 2003:12-16.
[20] 邹 荣. 最小失真图像去雾算法的改进[J]. 计算机工程, 2009,35(21): 213-215.
[21] Sunll Bhooshan, Vinay Kumar．A Novel Approach Towards the Design of Chebyshev FIR Filter with Linear Phase[J]．WSEAS Transactions on Signal Processing，2006，3(02)：l79-184．
[22] 曾尚璀, 沈华, 俞振利. 基于Matlab系统的信号FFT 频谱分析与显示[J].科技报,2000,16(4): 241-244
[23] 冈萨雷斯． 数字图像处理［M］． 2 版． 北京: 电子工业出版社，2007．
[24] S. K. Mitra．Digital Signal Processing: A Compute-Based Approach[M]. McGraw-Hill Companies, NY, Second Edition ,2001．
[25] 翟艺书，柳晓鸣，涂雅瑗，等． 一种改进的雾天降质图像的清晰化算法［J］． 大连海事大学学报，2007，33( 3) : 55 －58．
[26] S. J. Chapman. MATLAB Programming for Engineers[M]. Brooks/Cole, CA, 2002.
[27] Tony F, Osher S, Shen Jianhong. The Digital TV Filter and Nonlinear Denoising[J]. IEEE Transactions on Image Processing,2001, 10(2): 231-241.
[28] 薛年喜. Matlab在数字图像处理中的应用［M］．北京：清华大学出版社，2003．
[29] 陈峥，吉书鹏． 一种基于 Otsu 法和平台直方图均衡的红外图像增强算法［J］． 激光与红外，2010，40( 4) :
[30] 芮义斌, 李 鹏, 孙锦涛. 一种图像去薄雾方法[J]. 计算机应用, 2006, 26(1): 154-156.
[31]Kentaro Kokufuta，Tsutomu Maruyama． Real-time process-ing of contrast limited adaptive histogram equalization on FPGA ［C］． International Conference on Field Program-mable and Applications，2010: 155 － 158．
