当前位置：文档视界 › 图像分割算法的研究与实现_本科毕业论文.doc

图像分割算法的研究与实现_本科毕业论文.doc

数字图像处理期末考试

题目图像分割算法研究与实现

专业班级11通信工程一班

毕业论文(设计)诚信声明

本人声明:所呈交的毕业论文(设计)是在导师指导下进行的研究工作

及取得的研究成果,论文中引用他人的文献?数据?图表?资料均已作明

确标注,论文中的结论和成果为本人独立完成,真实可靠,不包含他人成果

及已获得青岛农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料?与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意?

论文(设计)作者签名: 日期: 2013 年 3月 10 日

毕业论文(设计)版权使用授权书

本毕业论文(设计)作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文(设计)的复印件和电子版,允许论文(设计)被查阅和借阅?本人授权青

岛农业大学可以将本毕业论文(设计)全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印?缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文(设计)?本人离校后发表或使用该毕业论文(设计)或与该论文(设计)直接相关的学术论文或成果时,单位署名为青岛农业大学?

论文(设计)作者签名: 日期: 2013 年 3 月 10 日

指导教师签名: 日期: 年月日

摘要: (1)

1.前言 (2)

2.图像分割概念 (2)

2.1图像分割定义 (2)

2.2图像分割方法综述 (3)

2.3阈值法 (4)

2.4 基于边缘检测的分割方法 (8)

2.5基于区域的分割方法 (10)

3.图像分割方法详述 (12)

3.1图像分割方法 (12)

3.2 图像分割方法实现 (12)

4.实验结果及分析 (14)

4.1 实验结果 (14)

4.2 实验结果分析 (18)

5.小结 (20)

5.1 主要工作总结 (20)

5.2 结论 (20)

6.附录 (23)

图像分割算法研究与实现

摘要: 图像分割是图像处理与计算机视觉的基本问题之一,是图像处理图像分析的关键步骤?因为图像分割及其基于分割的目标表达?特

征提取和参数测量等将原始图像转化为更抽象更紧凑的形式,使

得更高层的图像分析和理解成为可能?因此,图像分割多年来一

直得到人们的高度重视.本文首先将现有的多种类型图像分割方

法归结为3类典型的方法 , 并分析各自的特性;然后提出图象分

割方案,并利用MATLAB 软件编写程序,展示实验现象,最后对所做

工作进行总结?

关键词:图像分割阈值法边缘检测微分算子局部阈值

1.前言

在图像的研究和应用过程中,人们往往仅对各幅图像中的某些部分感兴趣.这些部分常称为目标或前景,它们一般对应图像中特定的具有独特性质的区域.为了辨别和分析目标,需要将这些区域分离提取出来,在此基础上才有可能对目标进一步利用.图像分割就是将图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣的目标的技术和过程.在进行图像分割时,首先要根据目标和背景的先验知识来对图像中的目标?背景进行标记?定位,然后将等待识别的目标从背景中分离出来.图像分割是由图像处理进到图像分析的关键步骤,也是一种基本的计算机视觉技术.这是因为图像的分割?目标的分离?特征的提取和参数的测量将原始的图像转化为更抽象更紧凑的形式,使得更高层的分析和理解成为可能.因此,图像分割多年来一直得到人们的高度重视[1]?

图象分割在实际中已得到广泛的应用,例如在工业自动化,在线产品检验,生产过程控制,文档图象处理,遥感和生物医学图象分析,保安监视,以及军事,体育,农业工程等方面?概括来说,在各种图象应中,只要需对图象目标进行提取,测量等都离不开图象分割?近年来,图象分割在对图象的编码中也起到越来越重要的作用,例如国际标准MPEG一4中模型基/目标基编码等都需要基于分割的结果?可见,图象分割在图象工程中有重要的地位和影响?

本文主要从图像分割定义?图像分割的方法等几个方面来阐述关于图像分割的几个问题?

2.图像分割概念

2.1图像分割定义

文字定义:把图象(空间)按一定要求分成一些“有意义”区域的处理技术?“有意义”—希望这些区域能分别和图象景物中各目标物(或背景)相对应?

正式“集合”定义:

令集合 R 代表整个图象区域,对R的分割可看作将R分成若干个满足如下五个条件的非空的子集(子区域):

(1)R R U ==i n

1i (分割所得全部子区域的总和(并集)应能包括图象中所有象素或将图象中每个象素都划分进一个子区中)

(2)对所有的i 和j ,有Ri ∩ Rj = ? (i≠j );(各子区互不重叠)

(3)对i=1,2,3……,N,有P(R i )=TRUE;(属于同一子区象素应具有的某些

共同特性)

(4)对i≠j ,有P(Ri ∪R j )=FALSE;(属于不同子区象素应具有某些不同特

性)

(5)对i=1,2,……,N,R i 是连通区域(同一子区内象素应当是连通的)[2].

条件1指出对一幅图象的分割结果的全部子区域的总和(并集)就是原

图象,或者说分割应该是将图象中的每个象素都分进某个子区域中?条件2

指出在分割结果中各个子区域是互不重叠的,或者说在分割结果中一个象

素不能同时属于两个区域?条件3指出在分割结果中每个子区域都有独特

的特性,或者说属于同一个区域中的象素应该具有某些相同的特性?条件4

指出在分割结果中,不同的子区域具有不同的特性,没有公共元素,或者说

属于不同区域的象素应该具有一些不同的特性?条件5要求分割结果中同

一个子区域内的象素应当是相通的,即同一个子区域内的任意两个象素在

该子区域内是互相连通,或者说分割得到的区域是一个连通组元?

上面的定义,不仅对明确的说明了分割的含义,而且对进行分割也有相

当的指导作用?因为分割总是根据一些分割准则进行的?条件1和条件2

说明正确的分割准则应可适用于所有区域和所有象素,条件3和条件4说明

合理的分割准则应该能够帮助确定各区域象素有代表性的特性,而条件5说

明完整的分割准则应直接或间接地对区域内象素的连通性有一定的要求或

限定?最后需要指出的是,在实际应用中图象分割不仅是要把一幅图象分

成满足以上五个条件的各具特性的区域,而且需要把其中感兴趣的目标区

域提取出来,只有这样才算是真正完成了图象分割的任务?

2.2图像分割方法综述

图像分割是指将图像划分为与其中含有的真实世界的物体或区域有强

相关性的组成部分的过程?图像分割是图像处理和分析中的重要问题,也

是计算机视觉研究中的一个经典难题?尽管它一直受到科研人员的重视,

但是它的发展很慢,被认为是计算机视觉的一个瓶颈?迄今为止,还没有一种图像分割方法适用于所有的图像,也没有一类图像所有的方法都适用于它?近几年来,研究人员不断改进原有方法并将其它学科的新理论和新方法引入图像分割,提出了不少新的分割方法?本文对传统的图像分割方法进行分析?

典型的图像分割方法有阈值法,边缘检测法,区域法?

分析各种图像分割方法可以发现,它们分割图像的基本依据和条件有以下4方面:

(l)分割的图像区域应具有同质性,如灰度级别相近?纹理相似等;

(2)区域内部平整,不存在很小的小空洞;

(3)相邻区域之间对选定的某种同质判据而言,应存在显著差异性;

(4)每个分割区域边界应具有齐整性和空间位置的准确性?

现有的大多数图像分割方法只是部分满足上述判据?如果加强分割区域的同性质约束,分割区域很容易产生大量小空洞和不规整边缘:若强调不同区域间性质差异的显著性,则极易造成非同质区域的合并和有意义的边界丢失?不同的图像分割方法总有在各种约束条件之间找到适当的平衡点[3]?

2.3阈值法

阈值法的优点是计算简单,速度快,易于实现?尤其是对于不同类的物体灰度值或其他特征值相差很大时,能很有效地对图像进行分割?

阈值法的缺点是当图像中不存在明显的灰度差异或灰度值范围有较大的重叠时,分割效果不理想?并且阈值法仅仅考虑图像的灰度信息而没有考虑图像的空间信息,致使阈值法对噪声和灰度不均匀十分地敏感?在实际应用中,阈值法通常与其他方法结合使用[4]?

阈值分割法是简单地用一个或几个阈值将图像的直方图分成几类, 图像中灰度值在同一个灰度类内的象素属干同一个类?其过程是决定一个灰度值, 用以区分不同的类, 这个灰度值就叫做“阈值”?它可以分为全局阈值分割和局部阈值分割?所谓全局阈值分割是利用利用整幅图像的信息来得到分割用的阈值, 并根据该阈值对整幅图像进行分割而局部阈值分割是根据图像中的不同区域获得对应的不同区域的阈值, 利用这些阈值对各

个区域进行分割, 即一个阈值对应相应的一个子区域, 这种方法也称适应

阈值分割?

阈值法是一种简单但是非常有效的方法, 特别是不同物体或结构之间

有很大的强度对比时, 能够得到很好的效果它一般可以作为一系列图像处

理过程的第一步?它一般要求在直方图上能得到明显的峰或谷, 并在谷底

选择阈值?如何根据图像选择合适的阈值是基于阈值分割方法的重点所在, 也是难点所在?

它的主要局限是, 最简单形式的阈值法只能产生二值图像来区分两个

不同的类?另外, 它只考虑象素本身的值, 一般都不考虑图像的空间特性, 这样就对噪声很敏感它也没有考虑图像的纹理信息等有用信息,使分割效

果有时不能尽如人意[5]?

阈值法的几种阈值选择方法:

全局阈值法

(1)双峰法

对于目标与背景的灰度级有明显差别的图像,其灰度直方图的分布呈

双峰状,两个波峰分别与图像中的目标和背景相对应,波谷与图像边缘相对应?当分割阈值位于谷底时,图像分割可取得最好的效果?该方法简单易行,但是对于灰度直方图中波峰不明显或波谷宽阔平坦的图像,不能使用该方法[6]?

假设,一副图像只有物体和背景两部分组成,其灰度图直方图呈现明显

的双峰值,如下图:

图1 双峰法灰度直方图

找出阈值T,则可以对整个图像进行二值化赋值?

程序的实现:

通过数组记录直方图中的各像素点值的个数, 再对逐个像素值进行扫描?记录每个像素能作为谷底的范围值,接着找出能作为谷底范围最大的

点作为阈值[7]

? 实现流程图:

图2 (2)灰度直方图变换法

该方法不是直接选取阈值,而是对灰度直方图进行变换,使其具有更深

的波谷和更尖的波峰,然后再利用双峰法得到最优阈值?这种方法的一个

共同特征是根据像素点的局部特性,对其进行灰度级的增强或减弱的变换

?这种方法假设图像由目标和背景组成,并且目标和背景灰度直方图都是

单峰分布[5]?

(3)迭代法(最优方法)

它基于逼近的思想,基本算法如下:

<1> 求出图像的最大灰度值和最小灰度值,分别记为Max 和Min,令初

始阈值为:2/in ax k ）（M M T +=

,根据阈值k T 将图像分割为前景和背景,分别求出两者的平均灰度值0Z 和b Z ;

<2> 求出阈值10()/2k b T Z Z +=+;

<3> 如果1k k T T =+;则所得即为阈值;否则转<2>迭代计算?

迭代所得的阈值分割图象的效果良好, 基于迭代的阈值能区分图象的前景和背景的主要区域所在,但是在图象的细微处还是没有很好的区分度,令人惊讶的是对某些特定图象,微小数据的变化会引起分割效果的巨大变化,两者的数据只是稍有变化,分割效果反差极大,具体原因还有待进一步研究[8]?

局部阈值法

原始图像被分为几个小的子图像,再对每个子图像分别求出最优分割阈值?

(1)自适应阈值

在许多情况下,背景的灰度值并不是常数,物体和背景的对比度在图像中也有变化?这时,一个在图像中某一区域效果良好的阈值在其它区域却可能效果很差?另外,当遇到图像中有阴影?突发噪声?照度不均?对比度不均或背景灰度变化等情况时,只用一个固定的阈值对整幅图像进行阈值化处理,则会由于不能兼顾图像各处的情况而使分割效果受到影响?在这些情况下,阈值的选取不是一个固定的值,而是取成一个随图像中位置缓慢变化的函数值是比较合适的?这就是自适应阈值?

自适应阈值就是对原始图像分块,对每一块区域根据一般的方法选取局部阈值进行分割?由于各个子图的阈值化是独立进行的,所以在相邻子图像边界处的阈值会有突变,因此应该以采用适当的平滑技术消除这种不连续性,子图像之间的相互交叠也有利于减小这种不连续性?

总的来说,这类算法的时间和空间复杂度都较大,但是抗噪能力强,对一些使用全局阈值法不宜分割的图像具有较好的分割效果?

(2)多阈值分割

在多阈值分割中,分割是根据不同区域的特点得到几个目标对象,所以提取每一个目标需要采用不同的阈值,也就是说要使用多个阈值才能将它们分开,这就是多阈值分割?

在实际的应用中,由于噪声等干扰因素,直方图有时不能出现明显的峰值,此时选择的阈值不能得到满意的结果;另外一个就是阈值确定主要依赖于灰度直方图,很少考虑图像中象素的空间位置关系,因此当背景复杂,特别是在同一背景上重叠出现若干个研究目标时,容易丧失部分边界信息,造成图像分割的不完整[9]?

2.4 基于边缘检测的分割方法

边缘(或边沿)是指其周围像素灰度有阶跃变化或“屋顶”变化的那些像素的集合,也即边缘是灰度值不连续的结果,这种不连续常可以用求导数方便的检测到,一般常用一阶导数和二阶导数来检测边缘?边缘广泛存在

于物体与背景之间?物体与物体之间?基元与基元之间?因此,它是图像

分割所依赖的重要特征,而边缘信息是一种图像的紧描述,所包含的往往是图像中最重要的信息,故对图像提取边缘能极大地降低我们要处理的数据量?

常见的边缘剖面有3种:

(1) 阶梯状边缘:阶梯状的边缘处于图像中两个具有不同灰度值的相

邻区域之间,可用二阶导数的过零点检测边缘位置;

(2)脉冲状边缘:主要对应细条状的灰度值突变区域,通过检测二阶导

数过零点可以确定脉冲的范围;

(3) 屋顶状边缘:屋顶状边缘位于灰度值从增加到减少的变化转折点,通过检测一阶导数过零点可以确定屋顶位置?

图3 常见边缘剖面

虽然图像边缘点产生的原因不同,但他们都是图像上灰度不连续点,或是灰度变化剧烈的地方?

经典的边缘提取方法是考察图像的每个像素在某个邻域内灰度的变化,利用边缘邻近一阶或二阶方向导数变化规律,用简单的方法检测边缘?这

种方法称为边缘检测局部算子法?边缘检测算子检查每个像素的邻域并对灰度变化率进行量化,也包括方向的确定?常用的边缘检测方法的基础是

微分运算,边缘点对应于一阶微分幅度大的点,或对应于二阶微分的过零点?

传统的边缘检测算法通过梯度算子来实现,在求边缘的梯度时,需要对每个象素位置计算?经典的梯度算子模板有Prewitt模板?Canny模板?

Sobel模板?Log模板等[10]?

边缘检测的几种经典算法:

(1)Canny 算子

Canny 边缘检测利用高斯函数的一阶微分,在噪声抑制和边缘检测之间寻求较好的平衡,其表达式近似于高斯函数的一阶导数?Canny 边缘检测算子对受加性噪声影响的边缘检测是最优的?

(2)Prewitt 和Sobel 算子

Prewitt从加大边缘检测算子的模板大小出发,由2×2 扩大到3×3 来计算差分算子,采用Prewitt算子不仅能检测边缘点,而且能抑制噪声的影响?Sobel 在Prewitt 算子的基础上,对4-邻域采用带权的方法计算差分,该算子不仅能检测边缘点,且能进一步抑制噪声的影响,但检测的边缘较宽?

(3)Log算子

Log算子也就是Laplacian-Gauss算子,它把Gauss平滑滤波器和Laplacian锐化滤波器结合了起来,先平滑掉噪声,再进行边缘检测?

边缘检测算法有如下四个步骤:

1) 滤波: 边缘检测算法主要是基于图像强度的一阶和二阶导数, 但导数的计算对噪声很敏感, 因此必须使用滤波器来改善与噪声有关的边缘检测器的性能?需要指出, 大多数滤波器在降低噪声的同时也导致了边缘强度的损失, 因此,增强边缘和降低噪声之间需要折衷?

2) 增强: 增强边缘的基础是确定图像各点邻域强度的变化值?增强算法可以将邻域(或局部)强度值有显著变化的点突显出来?边缘增强一般是通过计算梯度幅值来完成的?

3) 检测: 在图像中有许多点的梯度幅值比较大, 而这些点在特定的应用领域中并不都是边缘, 所以应该用某种方法来确定哪些点是边缘点?最简单的边缘检测判据是梯度幅值阈值判据?

4) 定位: 如果某一应用场合要求确定边缘位置, 则边缘的位置可在子像素分辨率上来估计,边缘的方位也可以被估计出来?

各个边缘检测算子比较:

Sobel 算子和Prewitt 算子: 都是对图像先作加权平滑处理, 然后再作微分运算, 所不同的是平滑部分的权值有些差异, 因此对噪声具有一定

的抑制能力, 但不能完全排除检测结果中出现的虚假边缘?虽然这两个算子边缘定位效果不错, 但检测出的边缘容易出现多像素宽度?

Log 算子: 该算子克服了拉普拉斯算子抗噪声能力比较差的缺点, 但是在抑制噪声的同时也可能将原有的比较尖锐的边缘也平滑掉了, 造成这些尖锐边缘无法被检测到?

Canny 算子: 该算子同样采用高斯函数对图像做平滑处理, 因此具有较强的抑制噪声能力, 同样该算子也会将一些高频边缘平滑掉,造成边缘丢失?

综上所述, 前面所介绍的各个算子各有各的特点和应用领域, 每个算子只能反映出边缘算法性能的一个方面, 在许多情况下需要综合考虑[12]?

该类方法对边缘灰度值过渡比较尖锐且噪声较小等不太复杂的图像,大都可以取得较好的效果?但对于边缘复杂?采光不均匀的图像来说,则效果不太理想,主要表现在边缘模糊?弱边缘丢失和整体边缘不连续等方面?在噪声较大的情况下常用的边缘检测算法,如Marr 算子,递归滤波器和Canny 算子等都是先对图像进行适当的平滑,抑制噪声,然后求导数,或者先对图像进行局部拟合,然后再用拟合的光滑函数的导数来代替直接的数值导数?Canny 算子较为简单,而且考虑了梯度方向,效果比较好[13]?

要做好边缘检测, 首先要清楚待检测的图像特性变化的形式从而使用适应这种变化的检测方法?其次要知道特性变化总是发生在一定的空间范围内,不能期望用一种检测算子就能最佳检测出发生在图像上的所有特性变化?当需要提取多空间范围内的变化特性时,要考虑多算子的综合应用?第三, 要考虑噪声的影响其中一个办法就是滤除噪声, 这有一定的局限性再就是考虑信号加噪声的条件检测利用统计信号分析或通过对图像区域的建模而进一步使检测参数化?第四,可以考虑各种方法的组合, 如先找出边缘然后在其局部利用函数近似通过内插等获得高精度定位?第五,在正确检测边缘的基础上要考虑精确定位的问题[14]?

2.5基于区域的分割方法

基于区域的图像分割是根据图像灰度?纹理?颜色和图像像素统计的均匀性等图像的空间局部特征,把图像中的像素划归到各个物体或区域中,进而将图像分割成若干个不同区域的一种分割方法?基于区域的分割方法

主要有区域生长法?分裂合并法?

区域生长法?分裂合并法:

区域生长法的基本思想是根据一定的相似性准则,将图像中满足相似

性准则的像素或子区域合成更大的区域;分裂合并法是从整个图像出发,根据图像和各区域的不均匀性,把图像或区域分割成新的子区域,根据毗邻区域的均匀性,把毗邻的子区域合并成新的较大的区域?这两种方法通常相

结合,以便把相似的子区域合并成尽可能大的区域?区域生长的固有缺点

是分割效果依赖于种子的选择及生长顺序,区域分裂技术的缺点是可能破坏边界,所以它们常常与其他方法相结合,以期取得更好的分割效果[15]?

区域生长算法的研究重点:(l)特征度量和区域增长规则的设计;(2)算法的高效性和准确性?区域生长方式的优点是计算简单?与闭值分割类似,区域增长也很少单独使用,往往是与其它分割方法一起使用?

区域生长的缺点是:(l)它需要人工交互以获得种子点,这样使用者必

须在每个需要抽取出的区域中植入一个种子点;(2)区域增长方式也对噪声敏感,导致抽取出的区域有空洞或者在局部体效应的情况下将分开的区域

连接起来?

在区域合并方法中,输入图像往往分为多个相似的区域,然后类似的相邻区域根据某种判断准则迭代进行合并?在区域分裂技术中,整个图像先

被看成一个区域,然后区域不断被分裂为四个矩形区域,直到每个区域内部都是相似的,分裂合并方法中,区域先从整幅图像开始分裂,然后将相邻的

区域进行合并?分裂合并方法不需要预先指定种子点,它的研究重点是分

裂和合并规则的设计?但是,分裂合并技术可能会使分割区域的边界破坏[2]?

和阈值法一样,区域生长法一般不单独使用, 而是放在一系列处理过

程中?它主要的缺陷是, 每一个需要提取的区域都必须人工给出一个种子点, 这样有多个区域就必须给出相应的种子个数?此法对噪声也很敏感, 会造成孔状甚至是根本不连续的区域, 相反的, 局部且大量的影响还会使本来分开的区域连接起来[4]?

3.图像分割方法详述

3.1图像分割方法

本次毕业设计采用的是彩色图像作为分割图像,采用的分割方法总的来说是阈值法与边缘检测法的结合使用,在整个图象分割的过程中,最主要的方法是边缘检测法,而阈值法起到是对图象进行预处理和后处理的作用?

考虑到既要具有良好的切割效果,又要保留图像的重要边缘特征,具体的实现步骤如下:

(1)输入待分割图像f(x,y), f(x,y)为彩色图像;

(2)将待分割图像f(x,y)转化为灰度图像g(x,y);

(3)利用MATLAB显示灰度图像g(x,y)的灰度直方图,用迭代法进行阈值选取,以达到区分背景和目标的目的;

(4)采用边缘检测算子检测图像的边界特征,确定图象的边界位置,得到图像G(x,y);

(5)根据图象分割的实际效果,将经过边缘检测后的图像G(x,y)进行局部阈值分割,以达到消除图像中某些存在阴影?照度不均匀 ,各处的对比度不同 ,背景灰度变化等问题?

3.2 图像分割方法实现

1?对彩色图像进行灰度处理

2?用全局阈值法对图像进行预处理:阈值法是一种简单有效的图像分割方法,它用一个或几个阈值将图像的灰度级分为几个部分,认为属于同一个部分的像素是同一个物体?运用这种思想,我打算首先将全局阈值法用来区分图片中的背景和目标?阈值分割法的结果很大程度上依赖于对阈值的选择, 因此该方法的关键是如何选择合适的阈值?合适的阈值必须具备的条件是在使用选取的阈值对图片进行分割后,必须使图像中的背景和目标的分割错误达到最小?

这种方法是先确定一个处于图像灰度取值范围之中的灰度阈值,然后将图像中各个像素的灰度值都与这个阈值相比较,并根据比较结果将对应的像素划分为两类:像素的灰度值大于阈值的为一类,像素的灰度值小于阈

值的为另一类.这两类像素一般分属于图像中的两类区域,所以对像素根据

阈值分类达到了区域分割的目的.阈值分割可以分为全局阈值和局部阈值

两种情况; 在图像内容不太复杂?灰度分布较集中的情况下,往往采用最

简单的全局阈值,并不考虑图像中点的位置和其邻域性质.

我采用的是迭代法来求取阈值,迭代法是基于逼近思想:

(1)求出图像的最大灰度值和最小灰度值,分别记为Max 和Min,令初始阈

值为:2/)(0Min Max T +=,根据阈值k T 将图像分割为前景和背景,分别求出

两者的平均灰度值0Z 和b Z ;

(2)求出阈值2/)(01b k Z Z T +=+;

(3)如果1k k +=T T ;则所得即为阈值;否则转(2)迭代计算?

迭代所得的阈值分割效果良好,基于迭代的阈值能区分图像的前景和

背景的主要区域所在?

3?用边缘检测法对图像进行分割:边缘是图像的最基本的特征, 边缘

中包含着有价值的目标边界信息, 这些信息可以用作图像分析?目标识别

边缘检测分割法是通过检测出不同区域边界来进行分割的.边缘总是

以强度突变的形式出现,可以定义为图像局部特性的不连续性,如灰度的突

变?纹理结构的突变等.边缘常常意味着一个区域的终结和另一个区域的

开始.图像的边缘包含了物体形状的重要信息,两个具有不同灰度值的相邻

区域之间总存在灰度边缘.灰度边缘是灰度值不连续(或突变)的结果,这种

不连续常可利用求一阶和二阶导数方便的检测到.

在对图像进行分割时,采用了多种算子对图像进行分割,最后根据分割

的现象采用效果最好的一种算子作为本次毕业设计的边缘检测算子?

4?用局部阈值法对图像进行后处理:经过全局阈值分割和边缘检测分

割后,有的地方存在灰度不连续,边缘不清晰的情况,如果只用一个固定的

全局阈值对整幅图像进行后,则由于不能兼顾图像各处的情况而使分割效

果受到影响?这时采用局部阈值法,即用与像素位置相关的一组阈值对图

像各部分分别进行分割?最简单的方法是将图像划分为若干小图像,先对

各子图像阈值法进行分割,再将分割后的小区域合并在一起,得到整幅图像的完整分割结果?其实局部阈值法是全局阈值法的一个拓展?

4.实验结果及分析

4.1 实验结果

图4 灰度直方图

图5 灰度图像

图6 全局阈值化后的图片

图7 prewitt算子分割后的图片

图8 Canny算子分割后的图片

图9 log算子分割后的图片

将Canny算子分割后的图片作为边缘检测后的图片,再将这个图片分割为四个小图片,每一个图片的直方图如下:

图像分割毕业设计

目录摘要........................................................... I Abstract......................................................... I I 第1章绪论 (1) 1.1图像分割概述 (1) 1.2图像分割特征 (1) 1.3图像分割的发展及现状 (1) 1.4研究的背景与意义 (2) 第2章数字图像处理 (3) 2.1发展概况 (3) 2.2主要目的 (4) 2.3常用方法 (4) 2.4应用领域 (5) 2.5研究方向 (7) 2.6基本特点 (7) 2.7MATLAB软件 (8) 第3章阈值分割 (10) 3.1图像二值化 (10) 3.2阈值分割基本原理 (10) 3.3阈值分割方法定义 (11) 3.4阈值分割描述 (11) 3.5阈值分割分类 (12) 第4章阈值分割方法 (13) 4.1直方图法 (13)

4.2迭代法 (14) 4.3最大类间方差法 (17) 4.4小结 (20) 第5章最大类间方差法的改进 (21) 结论 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)

通常人们只对图像的某个区域感兴趣，为了能够把感兴趣的区域提取出来，就得对图像进行分割。图像分割就是把图像分成一些具有不同特征而有意义的区域，以便进一步的图像处理与分析。图像分割是图像处理的关键，在灰度图像中分割出有意义区域的最基本方法是设置阈值的分割方法。选择阈值的主要方法有：直方图法，迭代法，最大类间方差法。本文主要比较三种方法的优缺点，并对其中的最大类间方差法进行优化，改进分割效果。关键词：阈值直方图迭代法最大类间方差法

图像处理实验-图像增强和图像分割

图像处理实验图像增强和图像分割一、实验目的：掌握用空间滤波进行图像增强的基本方法，掌握图像分割的基本方法。二、实验要求： 1、测试图像1中同时含有均值为零的均匀分布噪声和椒盐噪声。用大小为5×5的算术均值滤波器和中值滤波器对图像进行处理，在不同窗口中显示原图像及各处理结果图像，并分析哪一种滤波器去噪效果好？ 2、对测试图像2进行图像分割，求出分割测试图像2的最佳阈值。分别显示原图、原图的直方图（标出阈值）、和分割后的二值图。实验内容： 1. 实验原理 1) 图像增强：流程图：图像增强可以通过滤波的方式来完成，即消除一部分的噪声。滤波又可以分为均值滤波和中值滤波。 1. 中值滤波原理：中值滤波就是选用一个含有奇数个像素的滑动窗口，将该窗口在图像上扫描，把其中所含像素点按灰度级的升（或降）序排列，取位于中间的灰度值来代替窗口中心点的灰度值。

对于一维序列{N f }： 21,},...,,...,{-=∈=+-m u N i f f f M e d y u i i u i i 对于二维序列{ij F }：为滤波窗口W y ij F Med W ij }{= 2. 均值滤波原理：对于含噪声的原始图像g(s,t)的每一个像素点去一个领域N ，用N 中所包含的相速的灰度平均值，作为领域平均处理后的图像f(x,y)的像素值，即： ∑∈=xy S t s t s g mn y x f ),(),(1),(? 2) 图像分割：图像分割：依据图像的灰度、颜色等特征，将一幅图像分为若干个互不重叠的、具有某种同质特征的区域。

本实验中我们是根据灰度值，将灰度值大于阈值T的像素统一置为255，小于的则置为0。如何求出最合适的分割阈值，则需要用到迭代算法。迭代法算法步骤： (1) 初始化阈值T (一般为原图像所有像素平均值)。 (2) 用T分割图像成两个集合：G1 和G2，其中G1包含所有灰度值小于T的像素，G2包含所有灰度值大于T的像素。 (3) 计算G1中像素的平均值m1及G2中像素的平均值m2。 (4) 计算新的阈值：T ＝（m1＋m2）/2 。 (5）如果新阈值跟原阈值之间的差值小于一个预先设定的范围，停止循环，否则继续（2）－（4）步。 2.程序代码与分析： 1)图像增强： clear all;clc; %读入图像 I1=imread('Fig5.12(b).jpg'); %均值滤波模板 h1=ones(5,'uint8'); %获取分辨率 [a,b]=size(I1); %创建变量 I2=zeros(a+4,b+4,'uint8'); I3=zeros(a+4,b+4,'uint8'); %复制原始图像 for n=3:a+2 for m=3:b+2 I2(n,m)=I1(n-2,m-2); I3(n,m)=I1(n-2,m-2); end end

关于图像分割算法的研究

关于图像分割算法的研究黄斌（福州大学物理与信息工程学院福州 350001）摘要：图像分割是图像处理中的一个重要问题，也是一个经典难题。因此对于图像分割的研究在过去的四十多年里一直受到人们广泛的重视，也提山了数以千计的不同算法。虽然这些算法大都在不同程度上取得了一定的成功，但是图像分割问题还远远没有解决。本文从图像分割的定义、应用等研究背景入手，深入介绍了目前各种经典的图像分割算法，并在此基础比较了各种算法的优缺点，总结了当前图像分割技术中所面临的挑战，最后展望了其未来值得努力的研究方向。关键词：图像分割阀值分割边缘分割区域分割一、引言图像分割是图像从处理到分析的转变关键，也是一种基本的计算机视觉技术。通过图像的分割、目标的分离、特征的提取和参数的测量将原始图像转化为更抽象更紧凑的形式，使得更高层的分析和理解成为可能，因此它被称为连接低级视觉和高级视觉的桥梁和纽带。所谓图像分割就是要将图像表示为物理上有意义的连通区域的集合，也就是根据目标与背景的先验知识，对图像中的目标、背景进行标记、定位，然后将目标从背景或其它伪目标中分离出来[1]。图像分割可以形式化定义如下[2]：令有序集合表示图像区域(像素点集)，H 表示为具有相同性质的谓词，图像分割是把I 分割成为n 个区域记为Ri ，i=1，2，…，n ，满足： (1) 1,,,,n i i j i R I R R i j i j ===??≠ (2) (),1,2,,i i i n H R True ?== (3) () ,,,i j i j i j H R R False ?≠= 条件(1)表明分割区域要覆盖整个图像且各区域互不重叠，条件(2)表明每个区域都具有相同性质，条件(3)表明相邻的两个区域性质相异不能合并成一个区域。自上世纪70年代起，图像分割一直受到人们的高度重视，其应用领域非常广泛，几乎出现在有关图像处理的所有领域，并涉及各种类型的图像。主要表现在： 1)医学影像分析：通过图像分割将医学图像中的不同组织分成不同的区域，以便更好的

图像分割算法开题报告

图像分割算法开题报告摘要：图像分割是图像处理中的一项关键技术，自20世纪70年代起一直受到人们的高度重视，并在医学、工业、军事等领域得到了广泛应用。近年来具有代表性的图像分割方法有：基于区域的分割、基于边缘的分割和基于特定理论的分割方法等。本文主要对基于自动阈值选择思想的迭代法、Otsu法、一维最大熵法、二维最大熵法、简单统计法进行研究，选取一系列运算出的阈值数据和对应的图像效果做一个分析性实验。关键字：图像分割，阈值法，迭代法，Otsu法，最大熵值法 1 研究背景 1．1图像分割技术的机理图像分割是将图像划分为若干互不相交的小区域的过程。小区域是某种意义下具有共同属性的像素连通集合，如物体所占的图像区域、天空区域、草地等。连通是指集合中任意两个点之间都存在着完全属于该集合的连通路径。对于离散图像而言，连通有4连通和8连通之分。图像分割有3种不同的方法，其一是将各像素划归到相应物体或区域的像素聚类方法，即区域法，其二是通过直接确定区域间的边界来实现分割的边界方法，其三是首先检测边缘像素，然后再将边缘像素连接起来构成边界的方法。图像分割是图像理解的基础，而在理论上图像分割又依赖图像理解，两者是紧密关联的。图像分割在一般意义下十分困难的，目前的图像分割处于图像的前期处理阶段，主要针对分割对象的技术，是与问题相关的，如最常用到的利用阈值化处理进行的图像分割。 1．2数字图像分割技术存在的问题

虽然近年来对数字图像处理的研究成果越来越多,但由于图像分割本身所具有的难度,使研究没有大突破性的进展,仍然存在以下几个方面的问题。现有的许多种算法都是针对不同的数字图像,没有一种普遍适用的分割算法。缺乏通用的分割评价标准。对分割效果进行评判的标准尚不统一,如何对分割结果做出量化的评价是一个值得研究的问题,该量化测度应有助于视觉系统中的自动决策及评价算法的优劣,同时应考虑到均质性、对比度、紧致性、连续性、心理视觉感知等因素。与人类视觉机理相脱节。随着对人类视觉机理的研究,人们逐渐认识到,已有方法大都与人类视觉机理相脱节,难以进行更精确的分割。寻找到具有较强的鲁棒性、实时性以及可并行性的分割方法必须充分利用人类视觉特性。知识的利用问题。仅利用图像中表现出来的灰度和空间信息来对图像进行分割,往往会产生和人类的视觉分割不一致的情况。人类视觉分割中应用了许多图像以外的知识,在很多视觉任务中,人们往往对获得的图像已具有某种先验知识,这对于改善图像分割性能是非常重要的。试图寻找可以分割任何图像的算法目前是不现实,也是不可能的。人们的工作应放在那些实用的、特定图像分割算法的研究上,并且应充分利用某些特定图像的先验知识,力图在实际应用中达到和人类视觉分割更接近的水平。 1．3数字图像分割技术的发展趋势从图像分割研究的历史来看,可以看到对图像分割的研究有以下几个明显的趋势。对原有算法的不断改进。人们在大量的实验下，发现一些算法的效

数字图像处理毕业论文

毕业论文声明本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。学位论文作者（签名）：年月

关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名：日期：指导教师签名：日期：

图像分割技术与MATLAB仿真

中南民族大学毕业论文(设计) 学院: 计算机科学学院专业: 自动化年级:2012 题目: 图像分割技术与MATLAB仿真学生姓名: 高宇成学号:2012213353 指导教师姓名: 王黎职称: 讲师 2012年5月10日

中南民族大学本科毕业论文（设计）原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日

目录摘要 (1) Abstract (1) 引言 (3) 1 图像分割技术 (3) 1.1 图像工程与图像分割 (3) 1.2 图像分割的方法分类 (4) 2 图像分割技术算法综述 (5) 2.1 基于阈值的图像分割技术 (5) 2.2边缘检测法 (5) 2.3 区域分割法 (7) 2.4 基于水平集的分割方法 (8) 2.5 分割算法对比表格 (8) 3基于水平集的图像分割 (9) 3.1 水平集方法简介 (9) 3.2 水平集方法在图像分割上的应用 (9) 3.3 仿真算法介绍 (10) 3.4 实验仿真及其结果 (11) 结论 (18) 致谢 (19) 参考文献 (19)

图像分割技术研究及MATLAB仿真摘要：作为一项热门的计算机科学技术，图像分割技术已经在我们生活中越来越普及。顾名思义这项技术的目的就是，将目标图像从背景图像中分离出去。由于这些被分割的图像区域在某些属性上很相近，因此图像分割与模式识别以及图像压缩编码有着密不可分的关系。完成图像分割所采用的方法各式各样，所应用的原理也不同。但他们的最终目的都是把图像中性质相似的某些区域归为一类，把性质差异明显的不同区域分割开来。通常在分割完成之后，我们就要对某些特定区域进行分析、计算、评估等操作，因而分割质量的好坏直接影响到了下一步的图像处理[1]，因此图像分割是图像处理的一个关键步奏。图像分割技术在各个领域都有着及其重要的意义；在工业上有卫星遥感，工业过程控制监测等等；在医学方面，水平集的分割方法还可以通过医学成像帮助医生识别模糊的病变区域；在模式识别领域还可应用到指纹扫描、手写识别、车牌号识别等等。本课题的研究内容是对图像分割技术的几种常用的方法进行综述和比较，并基于其中一种方法进行MATLAB仿真测试，给出性能分析比较结果。关键字：图像分割，MA TLAB仿真，模式识别 Image Segmentation and Matlab Simulation Abstract:Image segmentation is to image representation for the physically meaningful regional connectivity set, namely according to the prior knowledge of target and background, we on the image of target and background of labeling and localization, then separate the object from the background. Because these segmented image regions are very similar in some properties, image segmentation is often used for pattern recognition and image understanding and image compression and coding of two major categories. Because the generated in the segmented region is a kind of image content representation, it is the image of visual analysis and pattern recognition based and segmentation results of quality of image analysis, recognition and interpretation of quality has a direct impact. Image segmentation it is according to certain features of the image (such as gray level, spectrum, texture, etc.) to a complete picture of the image is segmented into several meaningful area. These features made in a certain region of consistent or similar, and between different regions showed significantly different. Image segmentation technology in various fields have most of the field and its important significance in digital image processing, image segmentation has a wide range of applications, such as industrial automation, process control, online product inspection, image coding, document image processing, remote sensing and medical image analysis, security surveillance, as well as military, sports and other aspects. In medical image processing and analysis, image segmentation for body occurrence of three-dimensional display of the diseased organ or lesion location determination and analysis plays an effective role in counseling; in the analysis and application of road traffic conditions,

数字图像处理系统毕业论文

数字图像处理系统毕业论文基于ARM的嵌入式数字图像处理系统设计

摘要简述了数字图像处理的应用以及一些基本原理。使用S3C2440处理器芯片，linux内核来构建一个简易的嵌入式图像处理系统。该系统使用u-boot作为启动引导程序来引导linux内核以及加载跟文件系统，其中linux内核与跟文件系统均采用菜单配置方式来进行相应配置。应用界面使用QT制作，系统主要实现了一些简单的图像处理功能，比如灰度话、增强、边缘检测等。整个程序是基于C++编写的，因此有些图像变换的算法可能并不是最优化的，但基本可以满足要求。在此基础上还会对系统进行不断地完善。关键词：linnux 嵌入式图像处理边缘检测 Abstract This paper expounds the application of digital image processing and some basic principles. The use of S3C2440 processor chip, the Linux kernel to construct a simple embedded image processing system. The system uses u-boot as the bootloader to boot the Linux kernel and loaded with file system, Linux kernel and file system are used to menu configuration to make corresponding configuration. The application interface is made using QT, system is mainly to achieve some simple image processing functions, such as gray, enhancement, edge detection. The whole procedure is prepared based on the C++, so some image transform algorithm may not be optimal, but it can meet the basic requirements. On this basis, but also on the system constantly improve. Keywords:linux embedded system image processing edge detection

图像分割算法的研究与实现本科学士学位毕业论文

TP391.41 学士学位论文（设计）论文题目图像分割算法研究与实现作者姓名指导教师所在院系专业名称完成时间

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日

图像分割方法的比较研究

图像分割方法的比较研究在计算机视觉的相关研究中,图像分割是连接低级视觉和高级视觉的桥梁和纽带,而图像分割是计算机视觉系统中最关键和重要的一个环节。在概要介绍几种常用图像分割方法的基础上,比较了每种图像分割算法的优缺点及其适应范围,结果表明:不同工程应用中,应根据其需求与图像特点合理采用不同的图像分割方法以达到更好的处理效果。标签：图象分割;图象处理 1 引言近年来,随着工业、农业、医学、军事等领域自动化和智能化需求的迅速发展,对图像处理技术的要求也日益提高。其中,对图像的自动识别与理解就是一项重要任务,而对图像进行分割来提取目标是其关键步骤之一,如果得不到合理的图像分割图,也就无法对图像进行正确的识别与理解。在过去的四十多年里,图像分割的研究一直受到人们高度的重视。迄今为止,研究者提出了上千种不同类型的分割算法,而且近年来每年都有上百篇相关研究成果发表。但是,现有的方法多是为特定应用设计的,有很大的针对性和局限性,对图像分割的研究还缺乏一个统一的理论体系。Fu和Mui从细胞学图像处理的角度将图像分割技术分为三大类:特征阈值或聚类、边缘检测和区域提取。依据算法所使用的技术或针对的图像,Pal and Pal把图像分割算法分成了6类:阈值分割、像素分割、深度图像分割、彩色图像分割、边缘检测和基于模糊集的方法。本文将依据上述两种分类方法进行深入研究。 2 图象分割方法简而言之,图像分割(Image Segmentation)就是把图像中的物体与背景或物体与物体分割开,实现不同区域的特殊处理。 2.1 基于阈值的分割方法这类方法简单实用,在过去的几十年间备受重视,其分类也不一而足。根据使用的是图像的整体信息还是局部信息,可以分为上下文相关方法和上下文无关方法;根据对全图使用统一阈值还是对不同区域使用不同阈值,可以分为全局阈值方法和局部阈值方法;另外,还可以分为单阈值方(bileverthresholding)和多阈值方法。阈值分割的核心问题是如何选择合适的阈值。其中,最简单和常用的方法是从图像的灰度直方图出发,先得到各个灰度级的概率分布密度,再依据某一准则选取一个或多个合适的阈值,以确定每个像素点的归属。选择的准则不同,得到的阈值化算法就不同。下面就常见的几种阈值分割算法进行比较:

基于Matlab的数字图像处理系统毕业设计论文

论文（设计）题目：基于MATLAB的数字图像处理系统设计姓名宋立涛学号２０１２１１８６７学院信息学院专业电子与通信工程年级２０１２级２０１３年６月１６日

基于MATLAB的数字图像处理系统设计摘要 MATLAB 作为国内外流行的数字计算软件，具有强大的图像处理功能，界面简洁，操作直观，容易上手，而且是图像处理系统的理想开发工具。笔者阐述了一种基于MATLAB的数字图像处理系统设计，其中包括图像处理领域的大部分算法，运用MATLAB 的图像处理工具箱对算法进行了实现，论述了利用系统进行图像显示、图形表换及图像处理过程，系统支持索引图像、灰度图像、二值图像、RGB 图像等图像类型；支持BMP、GIF、JPEG、TIFF、PNG 等图像文件格式的读，写和显示。上述功能均是在MA TLAB 语言的基础上，编写代码实现的。这些功能在日常生活中有很强的应用价值，对于运算量大、过程复杂、速度慢的功能，利用MATLAB 可以既能快速得到数据结果，又能得到比较直观的图示。关键词：MATLAB 数字图像处理图像处理工具箱图像变换

第一章绪论 1.1 研究目的及意义图像信息是人类获得外界信息的主要来源，近代科学研究、军事技术、工农业生产、医学、气象及天文学等领域中，人们越来越多地利用图像信息来认识和判断事物，解决实际问题，由此可见图像信息的重要性，数字图像处理技术将会伴随着未来信息领域技术的发展，更加深入到生产和科研活动中，成为人类生产和生活中必不可少的内容。 MATLAB 软件不断吸收各学科领域权威人士所编写的实用程序，经过多年的逐步发展与不断完善，是近几年来在国内外广泛流行的一种可视化科学计算软件。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来编写程序，比Basic、Fortan、C 等高级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出公式与求解问题一样。它编写简单、编程效率高并且通俗易懂。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 国内研究现状国内在此领域的研究中具有代表性的是清华大学研制的数字图像处理实验开发系统TDB-IDK 和南京东大互联技术有限公司研制的数字图像采集传输与处理实验软件。 TDB-IDK 系列产品是一款基于TMS320C6000 DSP 数字信号处理器的高级视频和图像系统，也是一套DSP 的完整的视频、图像解决方案，该系统适合院校、研究所和企业进行视频、图像方面的实验与开发。该软件能够完成图像采集输入程序、图像输出程序、图像基本算法程序。可实现对图像信号的实时分析，图像数据相对DSP独立方便开发人员对图像进行处理，该产品融合DSP 和FPGACPLD 两个高端技术，可以根据用户的具体需求合理改动，可以分析黑白和彩色信号，可以完成图形显示功能。南京东大互联技术有限公司研制的数字图像采集传输与处理实验软件可实现数字图像的采集、传输与处理。可利用软件及图像采集与传输设备，采集图像并实现点对点的数字图像传输，可以观察理解多种图像处理技术的效果和差别，

信息熵在图像分割中的应用毕业论文

信息熵在图像分割中的应用毕业论文目录摘要 ....................................................... .. (1) ABSTRACT (2) 目录 (3) 1 引言 (5) 1.1信息熵的概念 (5) 1.2信息熵的基本性质及证明 (6) 1.2.1 单峰性 (6) 1.2.2 对称性 (7) 1.2.3 渐化性 (7) 1.2.4 展开性 (7) 1.2.5 确定性 (8) 2基于熵的互信息理论 (9) 2.1 互信息的概述 (9) 2.2 互信息的定义 (9) 2.3 熵与互信息的关系 (9) 3 信息熵在图像分割中的应用 (11) 3.1图像分割的基本概念 (11) 3.1.1图像分割的研究现状 (11) 3.1.2 图像分割的方法 (11) 3.2 基于改进粒子群优化的模糊熵煤尘图像分割 (12) 3.2.1 基本粒子群算法 (12) 3.2.2 改进粒子群优化算法 (13) 3.2.3 Morlet变异 (13)

3.2.4改建粒子群优化的图像分割方法 (14) 3.2.5 实验结果及分析 (16) 3.3 一种新信息熵的定义及其在图像分割中的应用 (19) 3.3.1香农熵的概念及性质 (19) 3.3.2一种信息熵的定义及证明 (19) 3.3.3信息熵计算复杂性分析 (21) 3.3.4二维信息熵阈值法 (22) 3.3.5二维信息熵阈值法的复杂性分析 (24) 3.3.6 结论及分析 (25) 4 信息熵在图像配准中的应用 (27) 4.1图像配准的基本概述 (27) 4.2基于互信息的图像配准 (27) 4.3P OWELL算法 (28) 4.4变换 (28) 4.4.1平移变换 (29) 4.4.2旋转变换 (30) 4.5基于互信息的图像配准的设计与实现 (31) 4.5.1总体设计思路和图像配准实现 (31) 4.5.2直方图 (33) 4.5.3联合直方图 (33) 4.5.4灰度级差值技术 (34) 4.4.5优化搜索办法级结论 (35) 5结语 (37) 致谢 (38) 参考文献 (39) 1 引言 1.1.信息熵的概念 1948年，美国科学家发表了一篇著名的论文《通信的数学理论》。他从研究通信系统传输的实质出发，对信息做了科学的定义，并进行了定性和定量的描述。

数字图像处理实验图像分割

实验报告实验名称实验四图像分割课程名称数字图像处理A 姓名成绩班级学号日期地点 1.实验目的（1）了解并掌握图像分割的基本原理；（2）编写程序使用Hough变换处理图像，进行线检测；

（3）编写程序使用阈值处理方法进行图像分割，根据实验结果分析效果；（4）总结实验过程（实验报告，左侧装订）：方案、编程、调试、结果、分析、结论。 2.实验环境（软件条件） Windws2000/XP MATLAB 7.0 3.实验方法对256级灰度的数字图像camera.bmp（如图4.1所示）和car.bmp（如图4.2所示）进行如下处理：（1）对图像camera.bmp进行Hough变换进行线检测，显示处理前、后图像：思考如何利用Hough变换进行圆检测；（2）对图像car.bmp分别利用不同的阈值处理方法进行图像中汽车及车牌的分割，显示处理前、后图像；思考不同的阈值处理算法对分割效果的影响？ 4.实验分析实验原理 Hough变换是最常用的直线提取方法，它的基本思想是：将直线上每一个数据点变换为参数平面中的一条直线或曲线，利用共线的数据点对应的参数曲线相交于参数空间中一点的关系，使直线的提取问题转化为计数问题。Hough变换提取直线的主要优点是受直线中的间隙和噪声影响较小。思考： Hough变换对圆的检测： Hough变换的基本原理在于，利用点与线的对偶性，将图像空间的线条变为参数空间的聚集点，从而检测给定图像是否存在给定性质的曲线。圆的方程为：222 ()() x a y b r -+-=，通过Hough变换，将图像空间(,) x y对应到参数空间(,,) a b r。第一题结果图图4.1 实验图像camera.bmp 图4.2 实验图像car.bmp

图像分割算法研究及实现

中北大学课程设计说明书学生姓名：梁一才学号：10050644X30 学院：信息商务学院专业：电子信息工程题目：信息处理综合实践: 图像分割算法研究与实现指导教师：陈平职称: 副教授 2013 年 12 月 15 日

中北大学课程设计任务书 13/14 学年第一学期学院：信息商务学院专业：电子信息工程学生姓名：焦晶晶学号：10050644X07 学生姓名：郑晓峰学号：10050644X22 学生姓名：梁一才学号：10050644X30 课程设计题目：信息处理综合实践: 图像分割算法研究与实现起迄日期：2013年12月16日～2013年12月27日课程设计地点：电子信息科学与技术专业实验室指导教师：陈平系主任：王浩全下达任务书日期: 2013 年12月15 日

课程设计任务书 1．设计目的： 1、通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力； 2、掌握Matlab使用方法，能熟练运用该软件设计并完成相应的信息处理； 3、通过图像处理实践的课程设计，掌握设计图像处理软件系统的思维方法和基本开发过程。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： (1)编程实现分水岭算法的图像分割； (2)编程实现区域分裂合并法； (3)对比分析两种分割算法的分割效果； (4)要求每位学生进行查阅相关资料，并写出自己的报告。注意每个学生的报告要有所侧重，写出自己所做的内容。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：每个同学独立完成自己的任务，每人写一份设计报告，在课程设计论文中写明自己设计的部分，给出设计结果。

(完整版)基于matlab的数字图像处理毕业设计论文

优秀论文审核通过未经允许切勿外传摘要数字图像处理是一门新兴技术，随着计算机硬件的发展，数字图像的实时处理已经成为可能，由于数字图像处理的各种算法的出现，使得其处理速度越来越快，能更好的为人们服务。数字图像处理是一种通过计算机采用一定的算法对图形图像进行处理的技术。数字图像处理技术已经在各个领域上都有了比较广泛的应用。图像处理的信息量很大，对处理速度的要求也比较高。MATLAB强大的运算和图形展示功能，使图像处理变得更加的简单和直观。本文介绍了MATLAB 语言的特点,基于MATLAB的数字图像处理环境，介绍了如何利用MATLAB及其图像处理工具箱进行数字图像处理，并通过一些例子来说明利用MATLAB图像处理工具箱进行图像处理的方法。主要论述了利用MATLAB实现图像增强、二值图像分析等图像处理。关键词：MATLAB，数字图像处理，图像增强，二值图像

Abstract Digital image processing is an emerging technology, with the development of computer in various areas on the processing speed requirement is relatively ），线性量化（liner quantization ），对数量化，MAX 量化，锥形量化（tapered quantization ）等。 3. 采样、量化和图像细节的关系上面的数字化过程，需要确定数值N 和灰度级的级数K 。在数字图像处理中，一般都取成2的整数幂，即: (2.1) (2.2) 一幅数字图像在计算机中所占的二进制存储位数b 为: *log(2)**()m N N b N N m bit == (2.3) 例如，灰度级为256级(m=8)的512×512的一幅数字图像，需要大约210万个存储位。随着N 和m 的增加，计算机所需要的存储量也随之迅速增加。由于数字图像是连续图像的近似，从图像数字化的过程可以看到。这种近似的程度主要取决于采样样本的大小和数量(N 值)以及量化的级数K(或m 值)。N 和K 的值越大，图像越清晰。 2.2 数字图像处理概述 2.2.1 基本概念数字图像处理(Digital Image Processing)是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。数字图像处理的产生和迅速发展主要受三个因素的影响：一是计算机的发展；二是数学的发展(特别是离散数学理论的创立和完善)；三是广泛的农牧业、林业、环境、军事、工业和医学等方面的应用需求的

毕业论文外文翻译-图像分割

图像分割前一章的资料使我们所研究的图像处理方法开始发生了转变。从输人输出均为图像的处理方法转变为输人为图像而输出为从这些图像中提取出来的属性的处理方法〔这方面在1.1节中定义过)。图像分割是这一方向的另一主要步骤。分割将图像细分为构成它的子区域或对象。分割的程度取决于要解决的问题。就是说当感兴趣的对象已经被分离出来时就停止分割。例如，在电子元件的自动检测方面，我们关注的是分析产品的图像，检测是否存在特定的异常状态，比如，缺失的元件或断裂的连接线路。超过识别这此元件所需的分割是没有意义的。异常图像的分割是图像处理中最困难的任务之一。精确的分割决定着计算分析过程的成败。因此，应该特别的关注分割的稳定性。在某些情况下，比如工业检测应用，至少有可能对环境进行适度控制的检测。有经验的图像处理系统设计师总是将相当大的注意力放在这类可能性上。在其他应用方面，比如自动目标采集，系统设计者无法对环境进行控制。所以，通常的方法是将注意力集中于传感器类型的选择上，这样可以增强获取所关注对象的能力，从而减少图像无关细节的影响。一个很好的例子就是，军方利用红外线图像发现有很强热信号的目标，比如移动中的装备和部队。图像分割算法一般是基于亮度值的不连续性和相似性两个基本特性之一。第一类性质的应用途径是基于亮度的不连续变化分割图像，比如图像的边缘。第二类的主要应用途径是依据事先制定的准则将图像分割为相似的区域，门限处理、区域生长、区域分离和聚合都是这类方法的实例。本章中，我们将对刚刚提到的两类特性各讨论一些方法。我们先从适合于检测灰度级的不连续性的方法展开，如点、线和边缘。特别是边缘检测近年来已经成为分割算法的主题。除了边缘检测本身，我们还会讨论一些连接边缘线段和把边缘“组装”为边界的方法。关于边缘检测的讨论将在介绍了各种门限处理技术之后进行。门限处理也是一种人们普遍关注的用于分割处理的基础性方法，特别是在速度因素占重要地位的应用中。关于门限处理的讨论将在几种面向区域的分割方法展开的讨论之后进行。之后，我们将讨论一种称为分水岭分割法的形态学

基于matlab的数字图像处理本科毕业设计论文

基于MATLAB的图像分割算法研究毕业设计

基于MA TLAB的图像分割算法研究基于MATLAB的图像分割算法研究摘要本文从原理和应用效果上对经典的图像分割方法如边缘检测、阈值分割技术和区域增长等进行了分析。对梯度算法中的Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子、拉普拉斯(Laplacian)算子、LoG(Laplacian-Gauss)算子、坎尼（Canny）算子的分割步骤、分割方式、分割准则相互比较可以看出根据坎尼（Canny）边缘算子的3个准则得出的边缘检测结果最满意。而阈值分割技术的关键在于阈值的确定，只有阈值确定好了才能有效的划分物体与背景，但这种方法只对于那些灰度分布明显，背景与物体差别大的图像的分割效果才明显。区域增长的基本思想是将具有相似性质的像素集合起来构成新区域。与此同时本文还分析了图像分割技术研究的方向。关键词：图像处理图像分割 Abstract This article analyses the application effect to the classics image segmentation method like the edge examination, territory value division technology, and the region growth and so on.For comparing the Roberts operator, Sobel operator, Prewitt operator, the operator of Laplacian and the operator of LoG(Laplacian-Gauss),Canny operator in gradient algorithm,the step, the way and the standard of the image segmentation,we can find out the three standard of Canny edge operator the edge detection result of reaching most satisfy. And the key point of threshold segmentation lie in fixing the threshold value, it is good to have only threshold value to determine it then can be effective to divide object and background,but this kind of method is good to those gray scales,the big difference image effect between the background and obiect. The basic idea of area is to form the new region from similar nature.And also, this paper analyses the research direction of image segmentation technology at the same time. Key words: image processing image segmentation operator