MATLAB在圖像處理教學中的應用

黃秀麗

摘 要：本文主要結合數字圖像處理的特點，研究出MATLAB在數字圖像處理當中可行的教學方法，并且舉例說明MATLAB在數字圖像處理教學中的應用。

關鍵詞：MATLAB；圖像處理；教學應用

圖像處理就是運用計算機處理圖像的一門學科，由于圖像處理對學生能力有著較高的要求。MATLAB可輔助學生學習圖像處理課程，這種語言比較簡潔易懂，也可使不是計算機專業的學生更好的掌握編程操作，學會圖像處理課程。通過MATLAB在圖像處理教學中的應用，能夠幫助學生學習圖像處理知識，掌握基本的理論知識與編程方法。

1 MATLAB概述

MATLAB是一種計算機語言軟件，它的應用主要是數學計算、算法研究、數據分析、數據可視化、建模與仿真等方面。不同于一般的編程語言，MATLAB是在使用的時候可定義，不需要經過先定義變量然后再進行使用，MATLAB分為局部、全局這兩種變量方式，在一般情況下不會進行全局變量，因為全局變量蘊含較大的破壞力，一旦使用了全局變量將破壞函數的封裝。MATLAB的變量數據可分為數值、字符這兩種變量數據，這兩種數據類型都比較簡單。MATLAB還可對一些要求較高的應用開展復雜數據類型，MATLAB可分為順序、循環、分支等這三種基本程序流程控制結構，MATLAB有一種最快捷、簡單的使用方法就是直接在命令窗口當中輸入執行命令，可有效解決一般簡單的問題，在遇到一些復雜的問題時，只能依靠MATLAB語言編程來進行處理。MATLAB可分為不帶參數的腳本程序以及輸出入參數的函數程序這兩種執行程序。MATLAB功能比較廣泛，其中最值得一提的是它具有很強的繪圖功能。MATLAB在圖像處理中的應用是由與其對應的MATLAB函數來完成的，因此在實際應用中只要通過正確的函數輸入參數就可以完成。

2 MATLAB在圖像處理中的應用

圖像處理會把數字化的二維圖像看做是二維矩陣來進行運算，于是MATLAB就能夠運用到更多的圖像處理功能。MATLAB中有較多的工具箱，如小波工具箱、數字信號處理工具箱等，功能還是比較強大的。通過運用這些工具，研究圖像性質，圖像處理工具箱與經典圖像處理相比，功能更加齊全，除了圖像增強、分割等基本功能以外，MATLAB還可通過調整簡單函數完成經典圖像處理的功能，其還支持多種圖像文件格式顯示、讀寫，MATLAB語言可用于集成環境當中模擬處理圖像的實驗。MATLAB在圖像處理中的應用有圖像處理的基本運算、圖像的時域分析、圖像的變換域處理、圖像的數學形態學處理等。

3 MATLAB在圖像處理的教學方法

圖像處理課程主要是學生通過計算機來處理圖像信息，其中含有大量的圖像操作，MATLAB圖像處理工具箱是由多種支持圖像處理操作的函數而組成的。

⑴灰度圖像直方圖的教學方法。灰度直方圖代表了圖像中每一種灰度級像素，其是一種灰度級的函數，它表示圖像中多種灰度出現的次數，灰度直方圖的橫坐標表示的是灰度級，而縱坐標則表示此種灰度級出現的次數。如果在教學時教師只是按照公式演繹給學生們看，這種教學模式就顯得有些空洞、單調，學生不僅在理解上感覺困難，并且還無法認識到理論公式所講的具體內容。為了使理論公式變得具體而又直觀，便于學生理解知識，了解到直方圖和圖像構成的關系，教師運用MATLAB編寫這道程序，將其變為可視的畫圖函數，向學生演示整套程序操作，一邊演繹一邊講解，對于學生不大能理解的，可及時的做出反饋。讓學生認識到直方圖、圖像構成的意義，對于生成直觀圖有更深層的了解。在學生掌握了直方圖的理論知識后，再進行開展直方圖的教學活動。這里舉一個例子，例如直方圖均衡化，直方圖均衡化是可以增強灰度的一種算法，主要是將圖像灰度值轉化為數字范圍的新方式，其具體操作就是將最原始的直方圖轉化成分布均勻的形式，有利于擴大像素灰度值的動態范圍來達到增強圖像的效果，與開始的直方圖做出了一個鮮明的對比，有利于學生更加直觀、具體的了解到直方圖的概念以及生成原理。學生只有掌握了基本的理論知識，才能夠自己動手完成編程實驗，通過MATLAB在圖像處理教學當中的應用，教師只需要簡單的幾句話就可以清楚的向學生表達一個復雜、易于混淆的原理，用直觀的圖像展示出其內容生成的程序，讓原本抽象和空洞的內容變得具體而又簡潔明了，更加容易讓學生接受。

⑵閉值分割教學方法。圖象分割是圖象處理和圖象分析中的過渡，屬于最基礎的計算機視覺技術。主要是將圖像空間劃分為有意義的區域，這是圖像處理課程當中的關鍵內容。為了使學生能夠充分掌握和學習到圖像分割知識。在實際圖像處理教學課堂課堂中，教師首先教導學生圖像分割的基本理論、基本原理，然后通過MATLAB編程演示給學生觀看，最后讓學生動手完成具體的編程操作。通過這樣的一種方式，學生能夠學習到圖像分割的基本理論知識，還能夠讓學生積極的參與到教學活動中去，有利于提高學生對于學習的興趣，開闊學生視野，培養學生的創新思想與實踐能力。

綜上所述，由于MATLAB語言比較容易理解，功能強大可讀性高，因此MATLAB在圖像處理教學中能起到很大的作用，使學生能夠在生動的、直觀的畫面中，學習到處理圖像的知識，有利于提高學生的學習積極性，激發學生對學習的興趣，培養其創新能力與實踐能力。

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