MATLAB在图像处理教学中的应用

黄秀丽

摘 要：本文主要结合数字图像处理的特点，研究出MATLAB在数字图像处理当中可行的教学方法，并且举例说明MATLAB在数字图像处理教学中的应用。

关键词：MATLAB；图像处理；教学应用

图像处理就是运用计算机处理图像的一门学科，由于图像处理对学生能力有着较高的要求。MATLAB可辅助学生学习图像处理课程，这种语言比较简洁易懂，也可使不是计算机专业的学生更好的掌握编程操作，学会图像处理课程。通过MATLAB在图像处理教学中的应用，能够帮助学生学习图像处理知识，掌握基本的理论知识与编程方法。

1 MATLAB概述

MATLAB是一种计算机语言软件，它的应用主要是数学计算、算法研究、数据分析、数据可视化、建模与仿真等方面。不同于一般的编程语言，MATLAB是在使用的时候可定义，不需要经过先定义变量然后再进行使用，MATLAB分为局部、全局这两种变量方式，在一般情况下不会进行全局变量，因为全局变量蕴含较大的破坏力，一旦使用了全局变量将破坏函数的封装。MATLAB的变量数据可分为数值、字符这两种变量数据，这两种数据类型都比较简单。MATLAB还可对一些要求较高的应用开展复杂数据类型，MATLAB可分为顺序、循环、分支等这三种基本程序流程控制结构，MATLAB有一种最快捷、简单的使用方法就是直接在命令窗口當中输入执行命令，可有效解决一般简单的问题，在遇到一些复杂的问题时，只能依靠MATLAB语言编程来进行处理。MATLAB可分为不带参数的脚本程序以及输出入参数的函数程序这两种执行程序。MATLAB功能比较广泛，其中最值得一提的是它具有很强的绘图功能。MATLAB在图像处理中的应用是由与其对应的MATLAB函数来完成的，因此在实际应用中只要通过正确的函数输入参数就可以完成。

2 MATLAB在图像处理中的应用

图像处理会把数字化的二维图像看做是二维矩阵来进行运算，于是MATLAB就能够运用到更多的图像处理功能。MATLAB中有较多的工具箱，如小波工具箱、数字信号处理工具箱等，功能还是比较强大的。通过运用这些工具，研究图像性质，图像处理工具箱与经典图像处理相比，功能更加齐全，除了图像增强、分割等基本功能以外，MATLAB还可通过调整简单函数完成经典图像处理的功能，其还支持多种图像文件格式显示、读写，MATLAB语言可用于集成环境当中模拟处理图像的实验。MATLAB在图像处理中的应用有图像处理的基本运算、图像的时域分析、图像的变换域处理、图像的数学形态学处理等。

3 MATLAB在图像处理的教学方法

图像处理课程主要是学生通过计算机来处理图像信息，其中含有大量的图像操作，MATLAB图像处理工具箱是由多种支持图像处理操作的函数而组成的。

⑴灰度图像直方图的教学方法。灰度直方图代表了图像中每一种灰度级像素，其是一种灰度级的函数，它表示图像中多种灰度出现的次数，灰度直方图的横坐标表示的是灰度级，而纵坐标则表示此种灰度级出现的次数。如果在教学时教师只是按照公式演绎给学生们看，这种教学模式就显得有些空洞、单调，学生不仅在理解上感觉困难，并且还无法认识到理论公式所讲的具体内容。为了使理论公式变得具体而又直观，便于学生理解知识，了解到直方图和图像构成的关系，教师运用MATLAB编写这道程序，将其变为可视的画图函数，向学生演示整套程序操作，一边演绎一边讲解，对于学生不大能理解的，可及时的做出反馈。让学生认识到直方图、图像构成的意义，对于生成直观图有更深层的了解。在学生掌握了直方图的理论知识后，再进行开展直方图的教学活动。这里举一个例子，例如直方图均衡化，直方图均衡化是可以增强灰度的一种算法，主要是将图像灰度值转化为数字范围的新方式，其具体操作就是将最原始的直方图转化成分布均匀的形式，有利于扩大像素灰度值的动态范围来达到增强图像的效果，与开始的直方图做出了一个鲜明的对比，有利于学生更加直观、具体的了解到直方图的概念以及生成原理。学生只有掌握了基本的理论知识，才能够自己动手完成编程实验，通过MATLAB在图像处理教学当中的应用，教师只需要简单的几句话就可以清楚的向学生表达一个复杂、易于混淆的原理，用直观的图像展示出其内容生成的程序，让原本抽象和空洞的内容变得具体而又简洁明了，更加容易让学生接受。

⑵闭值分割教学方法。图象分割是图象处理和图象分析中的过渡，属于最基础的计算机视觉技术。主要是将图像空间划分为有意义的区域，这是图像处理课程当中的关键内容。为了使学生能够充分掌握和学习到图像分割知识。在实际图像处理教学课堂课堂中，教师首先教导学生图像分割的基本理论、基本原理，然后通过MATLAB编程演示给学生观看，最后让学生动手完成具体的编程操作。通过这样的一种方式，学生能够学习到图像分割的基本理论知识，还能够让学生积极的参与到教学活动中去，有利于提高学生对于学习的兴趣，开阔学生视野，培养学生的创新思想与实践能力。

综上所述，由于MATLAB语言比较容易理解，功能强大可读性高，因此MATLAB在图像处理教学中能起到很大的作用，使学生能够在生动的、直观的画面中，学习到处理图像的知识，有利于提高学生的学习积极性，激发学生对学习的兴趣，培养其创新能力与实践能力。

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