经典图像去噪与增强预处理程序

资 源 简 介

本项目是一款针对早期开发环境深度优化的图像预处理系统，主要解决数字图像在采集和传输过程中产生的各类噪声污染问题。程序核心功能涵盖了多种去噪数学模型，包括但不限于中值滤波、均值滤波以及针对特定噪声分布的自适应滤波算法。系统通过精确的像素级操作，在有效滤除高斯噪声、椒盐噪声及乘性噪声的同时，最大限度地保留了图像的边缘特征和细节纹理，避免了传统算法容易导致的画面模糊问题。此外，该程序还包含了基本的图像增强模组，如对比度自动调整、亮度和饱和度校正，为后续的图像特征提取、目标检测和深度分析提供高质量的原始素材。其代

详 情 说 明

经典图像去噪与预处理系统 (基于MATLAB 6.5)

项目介绍

本项目是一款专为早期开发环境（MATLAB 6.5）深度优化的图像预处理系统。它针对数字图像在采集和传输过程中常见的噪声污染问题，提供了一套完整的数学建模与滤波解决方案。系统通过底层代码实现了多种经典去噪算法，不仅能够有效滤除复杂成分的噪声，还能在处理过程中较好地保留图像的边缘结构。该程序具有极高的执行效率和良好的自包含性，不依赖于现代MATLAB版本的庞大工具箱，非常适合在低功耗计算平台或经典科研环境下进行基础算法研究。

功能特性

1. 多维度噪声模拟：系统能够精准模拟现实场景中常见的三种噪声：高斯噪声、椒盐噪声以及乘性噪声（Speckle），为去噪算法提供对比基准。
2. 底层滤波算法实现：包含全代码编写的均值滤波、中值滤波以及基于梯度判断的边缘保留平滑算法。
3. 自适应维纳滤波：实现了基于局部统计量的自适应最小均方误差滤波，能根据图像局部方差动态调整滤波强度。
4. 图像对比度增强：内置直方图均衡化模组，通过概率密度分布映射提升图像的视觉清晰度。
5. 客观指标评估：集成峰值信噪比（PSNR）计算功能，将去噪效果量化，方便进行算法优劣分析。
6. 早期环境兼容性：针对MATLAB 6.5特性编写，特别设计了边界补齐（Padding）等兼容性辅助函数。

使用方法

1. 启动程序：在MATLAB 6.5或更高版本的命令窗口中直接运行主程序脚本。
2. 数据载入：程序会自动检索内置测试图像，若文件缺失，系统将生成基于数学矩阵的模拟图像以确保流程不中断。
3. 查看结果：程序运行后会弹出可视化窗口，分区域展示原始图像、增强图像、各种噪声图像及对应的去噪修复效果。
4. 读取报告：在MATLAB命令窗口（Command Window）中，系统会实时打印出详细的PSNR指标对比表格。

系统要求

• 软件环境：MATLAB 6.5 (R13) 及以上版本。
• 硬件要求：基础配置即可，程序优化了循环效率，占用系统内存极低。
• 依赖项：无需安装任何第三方图像处理工具箱（Image Processing Toolbox），所有核心算法均为手写实现。

核心功能逻辑与实现细节

1. 图像载入与自适应处理 程序采用安全读取机制，优先尝试载入标准测试图像。若在简化环境下运行，系统会利用数学矩阵生成技术创建模拟数据进行后续处理，保证了环境的高度适应性。

2. 空间域滤波引擎 系统的滤波功能采用滑动窗口逻辑实现。通过自定义的边界扩展函数，对原始图像进行复制边界补齐。

• 均值滤波：通过构造归一化的全1卷积核，计算窗口内像素的平均值，主要用于平滑高斯噪声。
• 中值滤波：通过提取窗口内所有像素并进行中值排序，有效消除椒盐噪声带来的像素极端值，同时避免了边界模糊。

3. 自适应维纳滤波算法 这是程序中最具代表性的高级算法。它并非使用固定权重的滤波器，而是首先计算图像的局部均值与局部方差。系统会自动估计整图的噪声方差，随后利用维纳公式，在局部方差较大的区域（通常为边缘）减少滤波强度，在平滑区域增加滤波强度，从而在去噪与保真之间取得平衡。

4. 直方图均衡化增强 该模组涉及底层像素统计逻辑：

• 首先扫描整幅图像，计算0-255各灰度级的出现频率（PDF）。
• 进而计算累积分布函数（CDF）。
• 最后通过变换映射，将原始图像的像素值按照累积概率重新分布，达到拉伸对比度、增强细节的目的。

5. 边缘保留平滑逻辑 程序通过一个基于梯度的启发式算法来处理边缘：在每个像素点计算垂直和水平方向的梯度之和。如果该处的梯度值低于设定的阈值（即平整区域），则执行平滑操作；若梯度较高（即边缘区域），则保持原像素不变，从而防止图像轮廓变得模糊。

6. 质量评估与可视化

• PSNR计算：通过计算处理前后图像的均方误差（MSE），系统能给出分贝（dB）级别的客观评价数据。
• 双排展示布局：图形界面采用2x3矩阵布局，第一排聚焦于原始状态与增强对比，第二排聚焦于噪声产生与针对性修复效果的闭环对比。

7. 兼容性辅助函数 由于MATLAB 6.5缺乏现代的边界填充函数，程序特别实现了一个边界复制扩展逻辑，支持自定义填充尺寸，为后续所有窗口操作算子提供了必要的数学支持。