基于MATLAB的圖象特效處理 摘要：圖像是物體通過人的視覺系統(tǒng)傳遞或反射光線信息后，在人的大腦中形成的一種影像或認(rèn)知。人們獲取環(huán)境信息的方法有眼睛看、手觸摸、嘴品嘗、鼻子聞等，其中最重要（80%）的是用眼睛采集的圖像信息。數(shù)字圖像特效處理的常規(guī)方法是用計(jì)算機(jī)技術(shù)和其它的數(shù)字技術(shù)處理，借此對圖像的每個(gè)像素運(yùn)用數(shù)字運(yùn)算和去噪處理，為了讓圖像更清晰好看，改善人的視覺效果，突出圖像中目標(biāo)物的特征，提取目標(biāo)物的特征參數(shù)。因?yàn)槎嗝襟w技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)文化的爆炸增長，使得數(shù)字圖像處理的應(yīng)用場景越來越多，這也讓大家對圖像特效處理的效果要求越發(fā)嚴(yán)格。在現(xiàn)實(shí)生活和工作中，我們可以對數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片進(jìn)行編輯和修改，并在原始圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行特效處理。圖像特效處理在電腦軟件的幫助下還可以制做動畫、美術(shù)品、廣告等商品。數(shù)字圖像處理技術(shù)在很多地方都還有應(yīng)用，比如遙感、航天、生物醫(yī)藥、通信工程、軍事與公共安全等?？梢钥闯?，數(shù)字圖像處理能大展身手的地方非常多，而且不僅應(yīng)用場景多，其作用也很重要，所以對數(shù)字圖像處理技術(shù)的研究有著重要的意義。關(guān)鍵詞：圖像信息；改善視覺效果；突出目標(biāo)物特征目錄31672目錄 3189第一章緒論 5146741.1選題的背景 55371.2開發(fā)的意義 5132841.3研究現(xiàn)狀 53858第二章相關(guān)技術(shù)介紹 7115322.1MATLAB軟件 72562.1.1MATLAB實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢 715802.1.2MATLAB實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn) 849942.2GUI 829984第三章圖像特效處理的相關(guān)理論 9212033.1圖像特效處理概述 950613.2平滑處理 10240013.3銳化處理 1118567第四章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與模塊介紹 1283104.1系統(tǒng)目標(biāo) 12144824.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 1257494.3系統(tǒng)模塊介紹 12144264.3.1GUI界面設(shè)計(jì) 13218704.3.2雪花雜點(diǎn)模塊 135528第五章系統(tǒng)運(yùn)行 19286395.1系統(tǒng)主界面 19117525.2雪花雜點(diǎn) 19301125.3銳化濾鏡 2181145.3.1銳化 21188785.3.2加強(qiáng)銳化 2138455.3.3自由銳化 21915.3.4虛光蒙版銳化 2216695.4剪紙 24195685.5素描 24319095.6連環(huán)畫 251177第六章結(jié)論 261975參考文獻(xiàn) 2716219致謝 27第一章緒論選題的背景圖像是物體透射或反射的光信息，通過人的視覺系統(tǒng)的接手后，在人的大腦中形成的印象或認(rèn)知[1]。人類獲取外界信息是靠聽覺、視覺、觸覺、嗅覺、味覺等，但絕大多數(shù)（約80%左右）來自數(shù)據(jù)額所接受的圖像信息[2]。以此為背景我們可以知道圖像處理的重要性。數(shù)字圖像特效處理是指將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行去燥、增強(qiáng)、復(fù)原、提取特征等處理的操作[3]。目的在于恢復(fù)圖像本來面目，改善人的視覺效果，突出圖像中目標(biāo)物的特征，提取目標(biāo)物的特征參數(shù)[4]。1.2開發(fā)的意義隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)字圖像特效處理被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中,人們對圖像特效處理也提出了越來越高的要求[5]。生活中，我們用數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片需要編輯，我們用手機(jī)拍攝的照片也經(jīng)常會需要添加特效，比如給我們圣誕節(jié)拍攝的照片添加圣誕帽，或者加上圣誕樹來營造氣氛。。圖像特效處理在電腦軟件的幫助下還可以制做動畫、美術(shù)品、廣告等商品?？梢钥闯鰯?shù)字圖像特效處理的應(yīng)用領(lǐng)域與人類的生活息息相關(guān)，而且其不僅在理論方面取得顯著的成功，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中也起到至關(guān)重要的作用[6]，所以對數(shù)字圖像特效處理技術(shù)的研究有著重要的意義。本畢設(shè)的主要目的是研究圖像特效處理新效果和給對數(shù)字圖象特效處理編程感興趣的初學(xué)者介紹一些有關(guān)圖象特效處理的基本原理和算法。目前已有的書不是內(nèi)容太陳舊，就是理論性太過強(qiáng)大，不容易理解，閱讀后也不知道如何編程。我想通過實(shí)際的例子來介紹這些圖象特效處理算法。1.3研究現(xiàn)狀數(shù)字圖像處理第一次被提出是在20世紀(jì)中期，當(dāng)時(shí)的電腦有了一定的發(fā)展，大家可以用電腦來進(jìn)行一下圖像處理。數(shù)字圖像特效處理這門課程成立于20世紀(jì)60年代，成立的目的在于研究怎么讓圖像質(zhì)量更好,受體是大眾，讓處理過的圖像看起來更清晰,過程中我們會用到很多方法比如說銳化、恢復(fù)、編碼等。人類第一次成功的應(yīng)用圖像特效處理是在航空領(lǐng)域，美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）把寒天探測器徘徊者7號拍攝的月球照片進(jìn)行了處理，加上后面發(fā)回的幾萬張照片，實(shí)驗(yàn)室成功的繪制了月球地形圖、彩色地圖和全景馬賽克地圖。這是一個(gè)巨大的成就。當(dāng)然這不像我們手機(jī)或者電腦簡單處理照片那么簡單，其中用到了很多的前沿技術(shù)。比如去燥處理、幾何矯正、灰度變換等，而且因?yàn)槭窃谕馓账赃€要考慮太陽的影響還有月球本身的影響。這為人類探索月球奠定了雄厚的基礎(chǔ)。這項(xiàng)技術(shù)還在探索火星、土星時(shí)起到了至關(guān)重要的作用。當(dāng)然，這些成功也與這門學(xué)科的形成相輔相成，作用越大，研究的力度也越大。數(shù)字圖像特效處理不只是在探索外太空時(shí)起了很重要的作用，還有別的領(lǐng)域也有重要作用，比如醫(yī)學(xué)上。X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置是一個(gè)很好的例子，這是英國工程師Housfidld發(fā)明的，這么說大家可能不是很了解，其實(shí)這就是我們常說的CT。CT的基本原理是投影來的頭部截面圖，運(yùn)用計(jì)算機(jī)重建出截面圖像。又過了三年，1975年該公司就成功制作出了可以全身使用的CT設(shè)備，讓我們可以不用損傷肉體就可以清楚看到我們身體各個(gè)部位的斷層圖?？梢韵胂?，這對人類的貢獻(xiàn)有多大，1979年。鑒于這項(xiàng)技術(shù)對人類醫(yī)學(xué)發(fā)展的巨大推動力，它獲得了諾貝爾獎。數(shù)字圖像特效處理不僅在以上兩個(gè)領(lǐng)域大放異彩，它還在很多場所發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。國內(nèi)，2014年，曹宇的研究生學(xué)位論文討論了基于數(shù)字圖像處理的零件表面裂紋檢測研究。利用VS2008編程工具，針對相應(yīng)的數(shù)字圖像處理算法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)，完成了對零件表面裂紋靜態(tài)圖像的處理與裂紋的特征提取，給出了零件表面裂紋缺陷檢測有效性的評估體系[8]。該方法的優(yōu)點(diǎn)是裂紋圖像都是現(xiàn)場采集的，絕大多數(shù)都會受到干擾，比如說灰色模糊噪聲干擾。改論文用了兩種方法比較濾波效果，分別是中值濾波和均值濾波。其不足在于由于分割后的裂紋圖像中存在毛刺等缺陷、以及孤立分布在目標(biāo)區(qū)域外的散點(diǎn)噪聲[8]，故對裂紋圖像還需采用結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理。2014年，劉文斌在論文《基于MATLAB與LabVIEW無縫集成的數(shù)字圖像處理》中，實(shí)現(xiàn)LabVIEW和MATLAB的無縫集成技術(shù)，避免了MATLAB不能脫離其環(huán)境運(yùn)行，切程序執(zhí)行速度較慢和LabVIEW在數(shù)據(jù)采集中具有硬件配置簡單和采集速度高效的優(yōu)勢，但在數(shù)據(jù)處理操作中的效率較低的劣勢[9]。粗長不短使得圖像軟件處理更好，具體表現(xiàn)是原本需要多個(gè)處理軟件才能完成的可視化操作，現(xiàn)在單一軟件就能完成。并且運(yùn)用在實(shí)際的生活中也有很高的實(shí)用性和很好的效果，如車牌識別、巖心圖像處理等。在世界的大發(fā)展大繁榮的時(shí)代,我們的生活也越來越智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化，所以說數(shù)字圖像處理也應(yīng)該朝著更加優(yōu)秀的方向發(fā)展，社會需求是我們發(fā)展的一個(gè)重要動力,數(shù)字圖像特效將會更加快速發(fā)展,其也會給信息社會的發(fā)展提供更有力的支持。第二章相關(guān)技術(shù)介紹2.1MATLAB軟件MATLAB的功能不只是可圈可點(diǎn)，而是在很多方面都很完善，適用的場景也非常豐富，比如自動控制、流體力學(xué)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等領(lǐng)域。難以解答的工程問題在MATLAB提供的工具箱里也能得到有效的解答，還可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真，運(yùn)用圖像功能可以把復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示出來。MATLAB的計(jì)算、分析功能非常強(qiáng)大，是研究設(shè)計(jì)部門解決工程問題時(shí)的首選。2.1.1本設(shè)計(jì)用MATLAB來實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢這里我講一下第三代計(jì)算機(jī)語言（FORTRAN與C）的優(yōu)勢是讓操作者擺脫計(jì)算機(jī)硬件的操作MATLAB語言把編程者從復(fù)雜的代碼中釋放出來，我們可以不用重新編程函數(shù)，基本的函數(shù)都是MATLAB自帶的，編程者只需要直接調(diào)用它。它被稱為第四代計(jì)算機(jī)語言下面我將講一下它的一些優(yōu)勢：1．編程效率高M(jìn)ATLAB語言就像我們平時(shí)看到的數(shù)學(xué)公式，被叫做演算紙是科學(xué)算法語言。正因其貼近紙上公式的書寫，所以變成起來比較簡單，編程效率提高，使用者容易學(xué)容易懂。2．矩陣和數(shù)組操作高效簡便MATLAB語言指定了各種運(yùn)算符，這些運(yùn)算符中的大多數(shù)可以不加修改地復(fù)制到數(shù)字組件的操作中。有些，例如算術(shù)運(yùn)算符，可以簡單地通過添加“.”用于數(shù)字組件之間的運(yùn)算。除此之外，為了讓數(shù)字圖像處理時(shí)更加簡便高效MATLAB語言還不用定義數(shù)組維數(shù)，并且直接給了操作者矩陣函數(shù)、特殊矩陣的特殊庫函數(shù)，其他語言都做不到這一點(diǎn)。3．方便使用MATLAB語言是一種解釋代碼到執(zhí)行代碼的語言，用戶可以用很多方法調(diào)用程序，而且調(diào)試速度快，先不要的時(shí)間少。用戶在寫程序時(shí)，步驟都是按照編輯、編譯、連接和執(zhí)行和調(diào)試四個(gè)步驟一步一不下來的，MATLAB語言就不一樣，它把編輯、編譯、連接和執(zhí)行作為一個(gè)整體，讓用戶在能在同一畫面簡便操作，這讓用戶能快速解決輸入錯(cuò)誤、語法錯(cuò)誤更甚于語義發(fā)生的錯(cuò)誤，大大降低了用戶編程、調(diào)試、修改的時(shí)間。所以它被認(rèn)為是比VB、C、C++更簡便的語言.4．?dāng)U張性和交互性用戶使用MATLAB語言編程時(shí)可以直接調(diào)用里面的庫函數(shù)，因?yàn)镸ATLAB語言中包含有非常多的庫函數(shù)，MATLAB語言還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，擴(kuò)展性很好，體現(xiàn)在用戶文件也可以和庫函數(shù)一樣北直街的調(diào)用，用戶可以需要什么庫函數(shù)就直接調(diào)用什么庫函數(shù)，這很方便用戶使用。MATLAB語言和FORTRAN\C語言可以相互調(diào)用，這體現(xiàn)了MATLAB語言很好的交互性。因?yàn)槲业脑O(shè)計(jì)需要運(yùn)用到狠毒偶讀矩陣運(yùn)算，而MATLAB語言在這方面很好用，所以我選擇了MATLAB。2.1.2MATLAB實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)但是，語言有好有壞，我講一下它的劣勢。1．循環(huán)運(yùn)算效率低為了計(jì)算時(shí)變量有一致，MATLAB里面的變量都設(shè)置成向量，就很簡單，速度也很快，但是，對向量中的單個(gè)元素，加工過程相當(dāng)復(fù)雜。一種解決方案是在處理數(shù)據(jù)時(shí)利用盡可能多的向量特征。還有一種解決方案是用FORTRAN\C這樣的語言來處理一些算法。2．封裝性不好變量儲存在公共區(qū)域，優(yōu)點(diǎn)是調(diào)用方便，但是這樣做的缺點(diǎn)也很明顯，因?yàn)檫@是一個(gè)軟件，不是一個(gè)單純的程序代碼，使用的時(shí)候用戶需要花費(fèi)很多的時(shí)間來設(shè)計(jì)用戶界面。MATLAB語言雖然有自己的界面設(shè)計(jì)方式比如GUI，可是其代碼還是會運(yùn)用C、C++這樣的語言。用MATLAB編程有好有壞，可是最終還是選擇了用它，是因?yàn)榫C合考慮了編程效率和程序運(yùn)行效率?，F(xiàn)在對圖像處理結(jié)果的要求很高，可是對處理圖像的時(shí)間沒有很高的要求，當(dāng)然MATLAB編程簡單真的很吸引人，我們可以很容易地改進(jìn)現(xiàn)有的算法。作者在編程過程中充分認(rèn)識到了這一優(yōu)勢。2.2GUIGUI（GraphicsUserInterface）圖形用戶界面，設(shè)計(jì)界面，在界面里用圖形窗口控制計(jì)算機(jī)?？梢宰層脩暨\(yùn)用圖形操作計(jì)算機(jī)，對系統(tǒng)來說很重要。用戶可以通過用戶圖形界面與計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來，用戶可以通過鼠標(biāo)、鍵盤燈外設(shè)控制圖形用戶界面，來實(shí)現(xiàn)命令、打開想要打開的程序或者其他的操作。和手動輸入字符、文本來來對計(jì)算機(jī)發(fā)送命令相比，圖形用戶界面可以直接用鼠標(biāo)控制窗口、對話框或者別的圖形界面，操作很簡便，也不需要用戶了解各項(xiàng)命令具體是什么，只要用戶認(rèn)識圖形中每個(gè)代表的是什么操作就可以，操作起來很方便。越來越多的國際著名設(shè)計(jì)公司發(fā)現(xiàn)好的GUI界面可以給用戶提供更好的體驗(yàn)，和帶來的巨大市場價(jià)值，所以在公司舍樓專門研究GUI的部門，同行業(yè)間也進(jìn)行相互的交流為了設(shè)計(jì)出更好的界面。在國內(nèi)，很多需要采用GUI界面的行業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)品卻在GUI設(shè)計(jì)水平上很落后，不僅是為了提高行業(yè)的綜合水平，還為了提高國際競爭力，我們都應(yīng)該著手于發(fā)掘GUI界面的價(jià)值圖像特效處理的相關(guān)理論3.1圖像特效處理概述很多小的像素點(diǎn)組成的二維矩陣成為數(shù)字圖像，我們?？吹降幕疑珗D像（單色圖像）中的每一個(gè)像素點(diǎn)都是由一個(gè)數(shù)字表示的，這個(gè)值的大小在0-255中取值。0相當(dāng)于黑色，255相當(dāng)于白色，中間的數(shù)字的顏色是越來越亮的。如圖3.1.1所示： 圖3.1.1灰度圖象及其中一部分對應(yīng)的矩陣我們都知道自然界的所有顏色都可以由紅綠藍(lán)三原色混合而成，彩色數(shù)字圖像也是一樣的道理。它的每個(gè)像素點(diǎn)里都有紅綠藍(lán)三原色的一個(gè)數(shù)值，每個(gè)像素點(diǎn)組成了和灰度圖像一樣的二維矩陣。其數(shù)值也是在0-255之間取值的，拿紅色舉例，0表示該像素點(diǎn)沒有紅色，255表示該像素點(diǎn)的紅色去最大值。如圖3.1.2所示:圖3.1.2彩色圖象及其中一部分對應(yīng)的矩陣數(shù)字圖像處理的綜合性很強(qiáng)，想要學(xué)好它需要了解光學(xué)、電子學(xué)、數(shù)學(xué)、攝影學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科。3.2平滑處理對于原圖片讀入后出現(xiàn)很多噪音點(diǎn)的圖片，我們就可以用濾波處理這些噪音點(diǎn)，有以下幾種方法：1均值濾波

對于一個(gè)像素，你可以在它周圍畫一個(gè)3×3的框，然后用框里每個(gè)數(shù)字的平均值來表示該像素點(diǎn)。如圖中的就可以寫成（121+75+78+24+204+113+154+104+235）/9。為了簡便運(yùn)算，我們通常用周圍八個(gè)像素點(diǎn)的平均值除了八。高斯濾波 在框出來的3×3表中，周圍八個(gè)點(diǎn)有的離中點(diǎn)近一點(diǎn)有點(diǎn)離中點(diǎn)遠(yuǎn)一些，離中心點(diǎn)近的點(diǎn)求平均值的時(shí)候權(quán)重應(yīng)該加的大一點(diǎn)，里中心店遠(yuǎn)的點(diǎn)求平均值時(shí)權(quán)重應(yīng)該加的小一點(diǎn)，頂部、底部、左邊和右邊更靠近中心，四個(gè)角更靠近中心。高斯濾波是在平均的基礎(chǔ)上對每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)。3.3銳化處理圖像銳化(imagesharpening)的原理是把圖像的輪廓加深，為了讓圖像更加清晰，去強(qiáng)化圖像的邊緣，灰度跳變的地方也進(jìn)行增強(qiáng)。銳化處理可以把圖像的特征凸顯出來，讓其中的點(diǎn)和周圍的點(diǎn)形成反差，就處理方法而言，銳化還可以叫做邊緣增強(qiáng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)與模塊介紹4.1系統(tǒng)目標(biāo)（1）將圖像處理的基本原理闡述完整；（2）實(shí)現(xiàn)圖像處理基本功能，按要求改變圖像中每個(gè)像素的亮度值以達(dá)到色彩平衡、亮度處理這兩個(gè)功能；（3）運(yùn)用高通濾波[12]和加權(quán)算法[13]針對相臨像素間的關(guān)系來處理每個(gè)像素，達(dá)到模糊濾鏡、銳化濾鏡和雪花雜點(diǎn)的效果；（4）通過二值法將彩色圖像灰度化，再對圖像進(jìn)行素描、連環(huán)畫、剪紙等藝術(shù)效果4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖4.2.1系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)框圖4.3系統(tǒng)模塊介紹4.3.1GUI界面設(shè)計(jì)圖4.2.2GUI界面4.3.2雪花雜點(diǎn)模塊圖4.3.1雪花拋灑概率調(diào)節(jié)框functionout=noise_salt_process(image_in,probability_in)%probability_in[0,100]image=image_in;probability=probability_in/100;[h,w,z]=size(image);image_new=image;fori=1:1:hforj=1:1:wifrand<probabilityimage_new(i,j,1)=rand;image_new(i,j,2)=rand;image_new(i,j,3)=rand;endendendimage_new=max(0,image_new);image_new=min(1,image_new);out=image_new;4.3.3銳化處理模塊銳化處理模塊包含有銳化、加強(qiáng)銳化、自由銳化和鈍化猛銳化四個(gè)塊，參數(shù)輸入界面我也不展示了，這里我將展示處理完成后效果明顯的虛光蒙版銳化功能的代碼：functionout=unsharp_mask_process(image_in,degree_in)%degree[1,100]degree=degree_in;src_image=image_in;dst_image=image_in;gauss_blur=[121;242;121]/16;fori=1:1:degreedst_image=imfilter(dst_image,gauss_blur);end[h,w,z]=size(src_image);fori=1:1:hforj=1:1:pixel=2*src_image(i,j,:)-dst_image(i,j,:);dst_image(i,j,:)=pixel;endenddst_image=max(0,dst_image);dst_image=min(1,dst_image);out=dst_image;4.3.4剪紙效果模塊functionout=art_paper_cut_process(image_in,thresh_degree)image=image_in;thresh=thresh_degree/255;image=gray_process(image,4);[h,w,z]=size(image);fori=1:1:hforj=1:1:wifimage(i,j,1)>=threshimage(i,j,:)=[100];elseimage(i,j,:)=[111];endendendout=image;4.3.5鉛筆畫效果模塊functionout=pencil_process(image_in,degree)image=gray_process(image_in,4);threshold=degree/255;[h,w,z]=size(image);image_new=zeros(h,w,z);fori=2:1:h-1forj=2:1:w-1pixel=image(i-1,j-1,1)+image(i-1,j,1)+image(i-1,j+1,1)+image(i,j-1,1)...+image(i,j+1,1)+image(i+1,j-1,1)+image(i+1,j,1)+image(i+1,j+1,1);pixel=pixel/8;r=abs(image(i,j,1)-pixel);ifr>thresholdimage_new(i,j,:)=[000];elseimage_new(i,j,:)=[111];endendendout=image_new;4.3.6素描效果模塊functionout=sketch_process(image_in,degree)image=gray_process(image_in,4);threshold=degree/255;[h,w,z]=size(image);image_new=zeros(h,w,z);fori=2:1:h-1forj=2:1:w-1pixel=image(i+1,j+1,1);r=abs(image(i,j,1)-pixel);ifr>thresholdimage_new(i,j,:)=[000];elseimage_new(i,j,:)=[111];endendendout=image_new;4.3.7連環(huán)畫效果模塊functionout=comic_process(image_in)image=image_in;[h,w,z]=size(image);image_new=zeros(h,w,z);fori=1:1:hforj=1:1:wr=image(i,j,1);g=image(i,j,2);b=image(i,j,3);pixel=g-b+g+r;ifpixel<0pixel=-pixel;endpixel=pixel*r;ifpixel>1pixel=1;endimage_new(i,j,1)=pixel;pixel=b-g+b+r;ifpixel<0pixel=-pixel;endpixel=pixel*r;ifpixel>1pixel=1;endimage_new(i,j,2)=pixel;pixel=b-g+b+r;ifpixel<0pixel=-pixel;endpixel=pixel*g;ifpixel>1pixel=1;endimage_new(i,j,3)=pixel;endendimage_new=gray_process(image_new,4);out=image_new;系統(tǒng)運(yùn)行5.1系統(tǒng)主界面如圖5.1，我將講解主界面的每個(gè)控件： 1．“文件”：含有打開、保存、另存為三個(gè)子菜單。 2．“基本功能”：含有色彩平衡、亮度兩個(gè)子菜單；“特效濾鏡”：含有模糊、銳化、雪花雜點(diǎn)三個(gè)子菜單“藝術(shù)”：含有剪紙、鉛筆畫、素描、連環(huán)畫。 3．恢復(fù)菜單：用于將圖像恢復(fù)到上一步的結(jié)果。圖5.1主界面5.2雪花雜點(diǎn)原來，電視設(shè)施不完善，電視信號質(zhì)量不理想，電視畫面總是有一些雜亂雜，很影響視覺效果。這是雪花雜點(diǎn)，它就像圖像上的一層彩色雪花。 雪花濾波器主要涉及兩個(gè)概念:概率和隨機(jī)數(shù)。當(dāng)處理每個(gè)像素時(shí)，即一個(gè)隨機(jī)數(shù)，根據(jù)指定的概率來判斷當(dāng)前像素是否需要改變。如果需要改變，則分別為顏色R,G,B的三個(gè)分量設(shè)置三個(gè)不同的隨機(jī)數(shù)，生成一個(gè)隨機(jī)的顏色。這樣，就可以達(dá)到一種雜點(diǎn)拋灑的效果。首先選擇菜單中的雪花雜點(diǎn)，如圖5.2.1：圖5.2.1接下來設(shè)置雪花拋灑概率，如圖5.2.2：圖5.2.2下面是效果：圖5.2.3原始圖象圖5.2.4添加雪花雜點(diǎn)后的效果圖5.3銳化濾鏡5.3.1銳化 我們常常在對拍攝得到的比較模糊的圖像使用銳化，銳化目的就是能夠讓得到的圖像顯示的更為清楚一些，它主要是通過讓圖像的對比度得到增強(qiáng)以及把圖像比較模糊的部分消去來實(shí)現(xiàn)的。有一種濾波能夠使圖像的邊緣得到增強(qiáng)并且還能夠使得圖像的噪聲得到增加，我們稱它為高通濾波。高通濾波能把我們圖像高頻部分進(jìn)行放大，低頻部分能夠有效的減弱，在我們處理圖像的時(shí)候，假若要求高亮顯示的話，就可以通過高通濾波來實(shí)現(xiàn)。高通濾波能夠利用卷積的定理來完成，卷積核在高通濾波器運(yùn)行的過程中起到非常重要的作用。如果卷積的這個(gè)系數(shù)通過我們處理的圖像的高頻部分，那么我們將會得到一個(gè)較大的值，占所求卷積的最后結(jié)果的很大一部分。所以在利用完卷積后，我們可以明確的發(fā)現(xiàn)圖像的像素值有了十分鮮明的對比，像素值發(fā)生改變很小的部分受到的約束就比較的小，這也使得結(jié)果更加一目了然，滿足了人們視覺上的效果，所以，這也是高通濾波器得到廣泛使用的重要原因。但是高通濾波器也有不好之處，它在讓我們圖片銳化的時(shí)候同時(shí)也放大了我們圖像上的噪聲。 5.3.2加強(qiáng)銳化 更加的加強(qiáng)相鄰兩個(gè)像素點(diǎn)的對比度，讓圖像暗的部分更暗亮的部分更亮，相比于銳化，有時(shí)候處理的效果更好。 加強(qiáng)銳化使用拉普拉斯(Laplacian)模板進(jìn)行卷積運(yùn)算。我們可以輕松看出它做了什么：先將自身放大9倍后，再與周圍的8個(gè)像素做減法運(yùn)算。因此，如果在一個(gè)暖色調(diào)的區(qū)域中出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，經(jīng)過銳化處理，這個(gè)亮點(diǎn)會更亮，增加了圖像的噪聲。 運(yùn)用到的卷積核如下： 5.3.3自由銳化 在此之前，我們使用了兩種不同的銳化模板來銳化圖像。然而，不同的人對圖像銳化的要求可能不同，僅僅通過兩套模板來達(dá)到銳化效果是不夠的。他們需要調(diào)整清晰度，以達(dá)到最令人滿意的視覺效果。 使用以下模板對邊緣進(jìn)行增強(qiáng)，然后根據(jù)指定的銳度調(diào)整圖像的顏色亮度，實(shí)現(xiàn)不同的銳化效果。具體方法是：先把自己乘以8，結(jié)果再與周圍八個(gè)像素點(diǎn)做減法運(yùn)算，這樣可以把自己和周圍像素點(diǎn)的差別顯示出來。差值再與輸入的銳化度相乘，最后一步是為了讓圖像保持原來的基色，再與原圖像亮度值相加。 用到的卷積核心如下： 5.3.4虛光蒙版銳化為了更好的讓圖像看起來好看清晰，增加圖像的高頻部分。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，通?？梢允褂媒?jīng)典的USM技術(shù)。實(shí)現(xiàn)流程如圖5.3.1所示:圖5.3.1USM技術(shù)流程圖公式表示為：

y(n,m)=x(n,m)+λz(n,m)公式中，x(n,m)表示輸入圖像，y(n,m)表示輸出圖像，z(n,m)表示校正信號，一般是通過x的高通濾波得到。λ是一個(gè)控制增強(qiáng)的比例因子。在傳統(tǒng)的USM算法中，z(n,m)一般可以通過下式獲?。簔(n,m)=4x(n,m)-x(n-1,m)

-x(n+1,m)-x(n,m-1)

-x(n,m+1)

當(dāng)然也可以用如下的模板：

前面的參數(shù)設(shè)置菜單和前面的類似我就沈略了，銳化處理效果展示如下：圖5.3.1原始圖像圖5.3.2銳化圖5.3.3加強(qiáng)銳化圖5.3.4自由銳化圖5.3.5虛光蒙版銳化5.4剪紙中國民間傳統(tǒng)技藝剪紙，大家都很熟悉，剪紙的特點(diǎn)非常的明顯就是在一張紅色的紙張上通過剪刀剪出要的圖像。這一藝術(shù)效果在實(shí)現(xiàn)時(shí)，第一步是把彩色圖像進(jìn)行黑白處理，然后處理完成吼后的黑白圖像中的黑色和白色用紅色和白色代替。效果展示：圖5.3.1原始圖象 圖5.3.2剪紙效果5.5素描這個(gè)濾鏡是把圖像變成鉛筆畫和速寫的效果，我用了兩種方法來實(shí)現(xiàn)。 說起素描我們都尅想起美術(shù)生在用鉛筆勾勒人物的輪廓，所以素描濾鏡也是一樣的，重點(diǎn)在于輪廓的勾勒，首先我們把彩色彩色圖像灰度處理，然后我們需要設(shè)置一個(gè)閥值，相鄰像素點(diǎn)一一比較，如果超過了設(shè)置的閥值，就可以把這個(gè)像素點(diǎn)設(shè)置為輪廓點(diǎn)，把它設(shè)置為255，也就是黑色。 鉛筆畫勾勒參照的是每個(gè)像素點(diǎn)和其周圍8個(gè)點(diǎn)的平均值之間的亮度差異。而素描的勾勒準(zhǔn)是比較當(dāng)前像素與右下像素的灰度差。鉛筆畫和素描的效果如下圖所示：圖5.3.3原始圖象 圖5.3.4鉛筆畫圖5.3.5素描5.6連環(huán)畫連環(huán)畫濾鏡效果類似于灰度化處理，雖然只是把對比度增大了，不過產(chǎn)生的變化非常明顯，效果也很好。像素替換公式為：(5.3.1)R=|g(5.3.1)R=|g–b+g+r|×r/256;G=|b–g+b+r|×r/256;B=|b–g+b+r|×g/