Matlab图象特效处理

摘要

 近年来，计算机图像技术的飞速发展使个人电脑上的美术创作进入一个新的阶段，各种图像处理软件也越来越完善，普及程度不断的提高。我们可以对图像进行修饰、对图形进行编辑、对图像的色彩进行处理等。在实际生活和工作中，人们可以对数码照相机拍摄下来的照片进行编辑和修饰，还可以在原图像基础上制作特效效果。如果和其它工具软件配合使用，则可以进行高质量的广告设计、美术创意和三维动画制作。
本文从图象处理的基本原理开始阐述，探讨了包括色彩调整、代数运算、几何运算、滤镜效果、艺术效果、扭曲效果和风格化七个模块的处理。色彩平衡可以按照特定要求改变图像中每个像素的亮度值；代数运算可以对两幅图象进行代数运算；几何运算可以对图象进行简单的形状处理；滤镜效果是针对相临像素间的关系来处理每个像素，达到一种特殊的效果。艺术效果是可以将图象加工成精美的“艺术品” ；扭曲效果可以对图像进行变形处理；风格化属于破坏性滤镜，通过置换像素生成绘画或印象派的效果。 内容来自think58 [资料来源：THINK58.com]

关键词：matlab，图象，图象处理，图象特效
 MATLAB下实现的程序基本框架
3.1  MATLAB实现的优缺点
MATLAB是一套功能强大的工程计算软件，被广泛的应用于自动控制、机械设计、流体力学和数理统计等工程领域。工程技术人员通过使用MATLAB提供的工具箱，可以高效的求解复杂的工程问题，并可以对系统进行动态的仿真，用强大的图形功能对数值计算结果进行显示。MATLAB是必备的计算与分析软件之一，也是研究设计部门解决工程计算问题的重要工具[1]。
3.1.1  MATLAB实现的优势
MATLAB语言有不同于其他高级语言的特点，被称为第四代计算机语言。正如第三代计算机语言如FORTRAN与C等使人们摆脱了对计算机硬件的操作一样，MATLAB语言使人们从繁琐的程序代码中解放出来。它的丰富的函数是开发者无需重复编程，只要简单地调用和使用即可。MATLAB语言最大的特点是简单和直接。MATLAB语言的主要特点有：
1．编程效率高
MATLAB语言是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许用数学形式的语言编写程序，且比BASIC、FORTRAN和C等语言更加接近我们书写计算公式的思维方式，用MATLAB编写程序犹如在演算纸上排列公式与求解问题。因此，也可通俗地称MATLAB语言为演算纸式科学算法语言。由于它编程简单，所以编程效率高，易学易懂。 本文来自think58 [资料来源：www.THINK58.com]
2．高效方便的矩阵和数组运算
MATLAB语言像BASIC、FORTRAN和C语言一样规定了矩阵的算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、条件运算符及赋值运算符，而且这些运算符大部分可以毫无改变的照搬到数组建的运算中。有些如算术运算符只要增加“.”就可以用于数组建间的运算。另外，它不需定义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使之在求解数字图像处理问题时显得大为简洁、高效、方便，这是其他高级语言所不能相比的。
3．用户使用方便
MATLAB语言是一种解释执行的语言(在没有被专门的工具编译之前)，它灵活、方便，起跳时程序手段丰富，调试速度快，需要学习时间少。人们用任何一种语言编程和调试一般都要经过四个步骤：编辑、编译、连接，以及执行和调试。各个步骤之间是顺序关系，编程的过程就是在他们之间作瀑布型的循环。MATLAB语言与其它语言相比，较好的解决了上述问题，把编辑、编译、连接和执行融为一体。它能在同一画面上进行灵活操作，快速排除输入程序的书写错误、语法错误甚至语义错误，从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度，可以说在编程和调试过程中它是一种比VB还要简单的语言，更不用谈C和C++。
4．扩充性强，交互性好
MATLAB语言有丰富的库函数，在进行复杂的数学运算时可以直接调用，且这些库函数同用户文件在形式上一样，所以用户文件也可以作为MATLAB的库函数来调用。婴儿，用户可以根据自己的需要方便的建立和扩充新的库函数，提高MATLAB使用效率和扩充它的功能。另外，为了充分利用FORTRAN、C等语言的资源，包括用户自己编好的FORTRAN、C语言程序，通过建立M文件的形式，混合编程，方便地调用有关的FORTRAN、C语言子程序，还可以在C语言和FORTRAN语言中方便的使用MATLAB的数值计算功能。良好的交互性增加了代码的重用性。

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综上所述，MATLAB最适用的范围是科学计算，对于本文需要处理矩阵运算来实现图像处理算法来说，MATLAB再合适不过了[6]。
3.1.2  MATLAB实现的缺点
然而，较之于C语言MATLAB也有自己的劣势。
1．循环运算效率低
MATLAB中所有的变量均为向量形式，这样一方面在对向量进行整体的计算时，表现出其他语言难以相比的高效率，但是对于向量中的单个元素，或是将向量作为单个的循环变量来处理时，其处理过程相当复杂．解决的办法之一是尽量发掘处理数据中的向量特征。另一种办法是利用MATLAB的扩展特性，将迭代过程和其他的循环过程放在“低级”语言中来实现。
2．封装性不好
一方面，所有的变量均保存在公共工作区中，任何语句都可以调用。另一方面作为一件完备的软件，而不是实现算法的程序，编程人员需要花相对多的时间考虑如何设计用户界面。虽然，MATLAB提供了一定量的交互界面制作途径如GUI等，但是作为一件真正的商品，最终的代码将不可避免的移植到较为“低级”的语言中，例如C、C++。
综合MATLAB的优劣，选择MATLAB作为编程的平台，实际上是编程效率和程序运行效率两者之间的妥协。在现阶段，对图象处理后的运行结果有严格要求，而对运行时间没有特别的限定。因此选择MATLAB来编程便无可厚非了。而更重要的是，由于MATALAB编程简单易行，我们可以很方便的对现有的算法进行改进。作者在编程的过程中充分体会到了这一优势[2]。

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[资料来源：www.THINK58.com]

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