南京师范大学泰州学院本科生毕业设计（论文）
1、友好的工作平台和编程环境
MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。
2、简单易用的程序语言
MATLAB——一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句和执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M文件）后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的，因此语法特征与C++语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言移植性好、可拓展性强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
3、强大的科学计算机数据处理能力
MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++。在计算要求相同情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅里叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的求解、符号运算、傅里叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。 4、出色的图形处理能力
MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用
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第二章 所用开发工具简介
图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图像处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的MATLAB对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理等），MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB还着重在图形用户界面（GUI）的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。 5、应用广泛的模板集合工具箱
MATLAB对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。一般来说，它们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。目前，MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱家族中有了自己的一席之地。
6、实用的程序接口和发布平台
新版本的MATLAB可以利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库，将自己的MATLAB程序自动转化为独立与MATLAB运行的C和C++代码。允许用户编写可以和MATLAB进行交互的C或C++语言程序。另外，MATLAB网页服务程序还容许在Web应用中使用自己的MATLAB数学和图形程序。MATLAB的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。工具箱是MATLAB函数的子程序库，每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。 7、应用软件开发（包括用户界面）
在开发环境中，使用户更方便地控制多个文件和图形窗口；在编程方面支
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持了函数嵌套，有条件中断等；在图形化方面，有了更强大的图形标注和处理功能，包括注释等；在输入输出方面，可以直接向EXCEL和HDP5进行连接。
2.3 MATLAB在图像处理中的应用
图像处理工具包是由一系列支持图像处理操作的函数组成的。所支持的图像处理操作有：图像的几何操作、邻域和区域操作、图像变换、图像恢复与增强、线性滤波和滤波器设计、变换(DCT变换等)、图像分析和统计、二值图像操作等。
下面就MATLAB在图像处理中各方面的应用分别进行介绍。
(1)图像文件格式的读写和显示。MATLAB提供了图像文件读入函数imread(),用来读取如：bmp、tif、jpg、pcx、tiff、gpeg、hdf、xwd等格式图像文件;图像写出函数imwrite(),还有图像显示函数image()、imshow()等等。
(2)图像处理的基本运算。MATLAB提供了图像的和、差等线性运算，以及卷积、相关、滤波等非线性运算。例如：conv2 (I,J)实现了I，J两幅图像的卷积。
(3)图像变换。MATLAB提供了一维和二维离散傅立叶变换(DFT)、快速傅立叶变换(FFT)、离散余弦变换(DCT)及其反变换函数，以及连续小波变换(CWT)、离散小波变换(DWT)及其反变换。
(4)图像的分析和增强。针对图像的统计计算MATLAB提供了校正、直方图均衡、中值滤波、对比度调整、自适应滤波等对图像进行的处理。
(5)图像的数学形态学处理。针对二值图像，MATLAB提供了数学形态学运算函数：腐蚀(Erode)、膨胀(Dilate)算子，以及在此基础上的开(Open)、闭(Close)算子、厚化(Thicken)、薄化(Thin)算子等丰富的数学形态学运算。
以上所提到的MATLAB在图像中的应用都是由相应的MATLAB函数来实现的，使用时只需按照函数的调用语法正确输入参数即可。具体的用法可参考MATLAB丰富的帮助文档。
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第三章 常见的图像压缩方法
第三章 常见的图像压缩方法
3.1 引言
目前，图像压缩编码技术广泛应用于各种图像编码的传输、存储、检索等系统中。自从实现图像压缩技术以来，它已从实验室进入人们的日常生活。因此，研究高效的图像压缩编码方法，以压缩形式存储和传输数字化的图像信息具有重要的意义。
图像压缩编码的目的是以尽量少的比特数表征图像，同时保证复原图像的质量，使它符合预定应用场合的需要。压缩数据量、提高有效性是图像压缩编码的首要目的。通常把图像压缩编码简称为图像编码。图像编码是一种信源编码，其信源是各种类型的图像信息。图3.1是按无损压缩和有损压缩给出的各类算法的分类框图，在本章中将对其中几种算的基本原理进行论述。
图像压缩编码无损压缩编码有损压缩编码行程编码LZW编码熵编码预测编码矢量量化神经网络分形编码模型编码变换编码JPEGMPEG标准 图3.1 各类图像压缩算法分类框图
3.2 RLE(Run Length Encoding)压缩算法
RLE[2]通常称为行程编码。这种压缩法使用于PCX，OFF，BMP等图像格式中，其压缩原理很简单。
其中一种编码的形式是(L，v)，将一行中颜色值相同的相邻像素用一个记数值和该颜色值来代替。例如，abbbccccddd经行程压缩处理后可表示为1a3b4c3d。
另一种常用的行程编码方式是零行程，零是唯一经常出现的连续值，而其
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他值是任意的，在这种情况下，行程数L只用于表示连续0的个数，而V则用于表示0串后紧跟的非零值。例如0005001000000－3表示为(3，5)(2，l)(6，-3)。
当图像中存在很多块颜色相同的大面积区域，则RLE编码产生的压缩率是很高的。但如果图像中很少有两个相邻的像素的灰度值相同时，则RLE编码非但不能压缩，还会造成处理后的图像数据量大于处理前的情况。
虽然这种压缩格式使用不是太广泛，但是存储的图像文件读取速度快，保真程度高，特别适合于信息量大、保真程度高的信息显示系统中。
3.3 LZW编码
LZW[3]编码是由Lemple和ZIV于是1997年提出的一种算法，后来经过Welch加以改进，故称LZW算法。
LZW用于GIF，TIFF等图像文件中，属于字典压缩法。LZW压缩算法不需要在编码之前构造码表，而是在压缩过程中逐步建立字典的。其基本思想是将每一个字节的值都要与下一个字节的值配成一个字符对，并为每一个字符设置一个代码。当同样的一个字符对再度出现时就用代号代替这一字符对，然后再用这个代号与下一个字符配对。在配对过程中，必须建立三个表格，分别为：字首表、字符表和代号表。所有的字符对和代号都分别存入这三个表格中。
LZW不仅可以与RLE压缩算法一样对连续出现的相同字符进行压缩，而且可以对经常出现的由不同字符组成的字符串进行压缩。因此在压缩处理不同值数据串方面，LZW压缩方法优于RLE压缩算法。但是如果原始图像数据值中带有随机变化的―噪音图像‖，则很难利用LZW算法来压缩。
由于RLE算法有一个很严重的缺陷：如果大量出现的是两个字节或三个字节为―循环节‖的重复。由于行程较短，因而RLE效果较差。为了解决这个问题，LEW编码把出现过多次的子串称高频子串，并且将其编成一张表，生成高频字典。每个子串都有一个序号，每当碰到一个高频子串时，就用这个序号代替它。比如构造一个有256个常用词的字典，那么每个词可以用0-255之间的一个数来表示。也就是说，用一个字节代替一个字串，因而可以大大压缩数据。当然，在压缩数据中要把这个小字典放进去，以供还原算法查字典用，一般字典4K-6K之间。对图像而言，LZW作为一种无损编码适用于呈现出高度规律的图像，此时，其压缩比最大甚至可以达到10:1。对具有一般规律的图像，LZW
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