【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 MATLAB 的圖像分割算法研究 摘 要 本文從原理和應(yīng)用效果上對(duì)經(jīng)典的圖像分割方法如邊緣檢測(cè)閾值分割技術(shù)和區(qū)域增長(zhǎng)等進(jìn)行了分析對(duì)梯度算法中的 Roberts算子 Sobel算子 Prewitt算子拉普拉斯 Laplacian 算子 LoG LaplacianGauss 算子坎尼 Canny 算子的分割步驟分割方式分割準(zhǔn)則相互比較可以看出根據(jù)坎尼 Canny邊緣算子的 3個(gè)準(zhǔn)則得出的邊緣檢測(cè)結(jié)果最滿意而閾值分割技術(shù)的關(guān)鍵在于閾值的確定只有閾值確定好了才能有效的劃分物體與背景但這種方法只對(duì)于那些灰度分布明顯背景與物體差別大的圖像的分割效果才明顯區(qū)域增長(zhǎng)的基本思想是將具有相似性質(zhì)的像素集合起來(lái)構(gòu)成新區(qū)域與此同時(shí)本文還分析了圖像分割技術(shù)研究的方向 關(guān)鍵詞圖像處理 圖像分割 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 onFor paring the Roberts operator Sobel operator Prewitt operator the operator of Laplacian and the operator of LoG LaplacianGauss Canny operator in gradient algorithmthe step the way and the standard of the image segmentationwe 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 backgroundbut this kind of method is good to those gray scalesthe big difference image effect between the background and obiect The basic idea of area is to form the new region from similar natureAnd also this paper analyses the research direction of image segmentation technology at the same time Key words image processing image segmentation operator 目 錄一般目錄要求最多是三級(jí)目錄不要出現(xiàn)四級(jí)目錄 第一章 緒論 1 11 數(shù)字圖像處理的基本特點(diǎn) 1 像處理的信息大多是二維信息處理信息量很大三級(jí)標(biāo)題有問(wèn)題 1 像處理占用的頻帶較寬 2 像中各個(gè)像素是不獨(dú)立的其相關(guān)性大 2 的假定或附加新的測(cè)量 2 像處理后的圖像受人的因素影響較大 2 12 數(shù)字圖像處理的優(yōu)點(diǎn) 2 好 2 度高 3 寬 3 高 3 13 數(shù)字圖像處理的應(yīng)用 4 航空技術(shù)方面的應(yīng)用 4 學(xué)工程方面的應(yīng)用 5 程方面的應(yīng)用 5 工程方面的應(yīng)用 5 安方面的應(yīng)用 5 術(shù)方面的應(yīng)用 6 14 數(shù)字圖像分割技術(shù)的發(fā)展概況 6 基于分形的圖像分割技術(shù) 6 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像分割技術(shù) 7 15 本文的主要流程圖 8 第二章 數(shù)字圖像處理的處理方式 9 21 圖像變換 9 22 圖像編碼壓縮 9 23 圖像增強(qiáng)和復(fù)原 9 24 圖像分割 9 25 圖像描述 10 26 圖像分類識(shí)別 10 第三章 MATLAB 平臺(tái)及其開發(fā)環(huán)境 11 AB 的組成 11 LAB 主要有以下幾個(gè)部分 11 a 數(shù)值計(jì)算功能 12 b 符號(hào)計(jì) 算功能 12 c 數(shù)據(jù)分析功能 12 d 動(dòng)態(tài)仿真功能 12 e 程序借口功能 13 f 文字處理功能 13 32MATLAB 的特點(diǎn) 13 大可擴(kuò)展性強(qiáng) 13 好編程效率高 14 能靈活且方便 14 33MATLAB 在圖像處理中的應(yīng)用 14 第四章 圖像分割概念及算法研究 16 41 圖像分割的基本概念 16 割定義 16 42 邊緣檢測(cè)方法 是并行關(guān)系 17 測(cè)概述 17 測(cè)梯度算法 19 a 梯度邊緣檢測(cè)算法基本步驟及流程圖 19 bRobert 算子 20 cSobel 算子 21 dPrewitt 算子 21 斯 Laplacian 算子 22 LaplacianGauss 算子 24 Canny 算子 25 43 灰度閾值分割 27 割介紹 28 a 閾值化分割原則 28 b 閾值分割算法分類 29 值 30 a 極小值點(diǎn)閾值 31 b 最優(yōu)閾值 31 c 迭代閾值分割 33 值 34 a 閾值插值 35 b 水線閾值算法 35 44 區(qū)域分割 37 長(zhǎng)的基本原理步驟及流程圖 37 則和過(guò)程 40 a 灰度差準(zhǔn)則 40 b 灰度分布統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)則 41 c 區(qū)域形 狀準(zhǔn)則 42 并 43 第五章 總結(jié) 45 51 對(duì)于圖像邊緣檢測(cè)的分析 45 52 對(duì)于圖像閾值分割的分析 45 53 對(duì)于圖像區(qū)域分割的分析 46 54 改進(jìn)意見改進(jìn)可另外做為一章比如說(shuō)某某算法等的若干改進(jìn)等不要放入總結(jié)一章中總結(jié)是對(duì)整篇文章的一個(gè)概述應(yīng)該是寫比如得出些什么結(jié)論一些算法間比較等相關(guān)問(wèn)題 46 參考文獻(xiàn) 48 致 謝 49 附 錄 50 第一章 緒論 11 數(shù)字圖像處理的基本特點(diǎn) 像處理的信息大多是二維信息處理信息量很大如一幅 256 256 低分辨率黑白圖像要求約 64kbit 的數(shù)據(jù)量對(duì)高分 辨率彩色 512 512 圖像則要求768kbit 數(shù)據(jù)量如果要處理 30 幀秒的電視圖像序列則每秒要求 500kbit～225Mbit 數(shù)據(jù)量因此對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度存儲(chǔ)容量等要求較高數(shù)字圖像處理占用的頻帶較寬與語(yǔ)言信息相比占用的頻帶要大幾個(gè)數(shù)量級(jí)如電視圖像的帶寬約56MHz 而語(yǔ)音帶寬僅為 4kHz 左右所以在成像傳輸存儲(chǔ)處理顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)上技術(shù)難度較大成本亦高這就對(duì)頻帶壓縮技術(shù)提出了更高的要求數(shù)字圖像中各個(gè)像素是不獨(dú)立的其相關(guān)性大在圖像畫面上經(jīng)常有很多像素有相同或接近的灰度就電視畫面而言同一行中相鄰兩個(gè)像素或相鄰兩行 間的像素其相關(guān)系數(shù)可達(dá) 092 處理精度高 按目前的技術(shù)幾乎可將一幅模擬圖像數(shù)字化為任意大小 的二維數(shù)組這主要取決于圖像數(shù)字化設(shè)備的能力現(xiàn)代掃描儀可以把每個(gè)像素的灰度等級(jí)量化為 16 位甚至更高這意味著圖像的數(shù)字化精度可以達(dá)到滿足任一應(yīng)用需求對(duì)計(jì)算機(jī)而言不論數(shù)組大小也不論每個(gè)像素的位數(shù)多少其處理程序幾乎是一樣的換言之從原理上講不論圖像的精度有多高處理總是能實(shí)現(xiàn)的只要在處理時(shí)改變程序中的數(shù)組參數(shù)就可以了回想一下圖像的模擬處理為了要把處理精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)就要大幅度地改進(jìn)處理裝置這在經(jīng)濟(jì)上是極不合算的 適用面寬 圖像可以來(lái)自多種信息源它們可以是可見光圖像也可以是不可見的波譜圖像例如 X 射線圖像 射線圖像超聲波 圖像或紅外圖像等從圖像反映的客觀實(shí)體尺度看可以小到電子顯微鏡圖像大到航空照片遙感圖像甚至天文望遠(yuǎn)鏡圖像這些來(lái)自不同信息源的圖像只要被變換為數(shù)字編碼形式后均是用二維數(shù)組表示的灰度圖像彩色圖像也是由灰度圖像組合成的例如 RGB 圖像由紅綠藍(lán)三個(gè)灰度圖像組合而成組合而成因而均可用計(jì)算機(jī)來(lái)處理即只要針對(duì)不同的圖像信息源采取相應(yīng)的圖像信息采集措施圖像的數(shù)字處理方法適用于任何一種圖像 高 圖像處理大體上可分為圖像的像質(zhì)改善圖像分析和圖像重建三大部分每一部分均包含豐富的內(nèi)容由于圖像的光學(xué)處理從原理上講只能進(jìn)行線性運(yùn)算 這極大地限制了光學(xué)圖像處理能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)而數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運(yùn)算而且能實(shí)現(xiàn)非線性處理即凡是可以用數(shù)學(xué)公式或邏輯關(guān)系來(lái)表達(dá)的一切運(yùn)算均可用數(shù)字圖像處理實(shí)現(xiàn)圖像是人類獲取和交換信息的主要來(lái)源因此圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域必然涉及到人類生活和工作的方方面面隨著人類活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域也將隨之不斷擴(kuò)大 航天和航空技術(shù)方面的應(yīng)用 數(shù)字圖像處理技術(shù)在航天和航空技術(shù)方面的應(yīng)用除了上面介紹的 JPL 對(duì)月球火星照片的處理之外另一方面的應(yīng)用是在飛機(jī)遙感和衛(wèi)星遙感技術(shù)中許多國(guó)家每天派出很多偵察飛機(jī)對(duì)地球上有興趣的地區(qū) 進(jìn)行大量的空中攝影對(duì)由此得來(lái)的照片進(jìn)行處理分析以前需要雇用幾千人而現(xiàn)在改用配備有高級(jí)計(jì)算機(jī)的圖像處理系統(tǒng)來(lái)判讀分析既節(jié)省人力又加快了速度還可以從照片中提取人工所不能發(fā)現(xiàn)的大量有用情報(bào)從 60 年代末以來(lái)美國(guó)及一些國(guó)際組織發(fā)射了資源遙感衛(wèi)星如LANDSAT 系列和天空實(shí)驗(yàn)室如 SKYLAB 由于成像條件受飛行器位置姿態(tài)環(huán)境條件等影響圖像質(zhì)量總不是很高因此以如此昂貴的代價(jià)進(jìn)行簡(jiǎn)單直觀的判讀來(lái)獲取圖像是不合算的而必須采用數(shù)字圖像處理技術(shù)如 LANDSAT 系列陸地衛(wèi)星采用多波段掃描器 MSS 在 900km 高空對(duì)地球每一個(gè)地區(qū)以 18 天為一周期進(jìn)行掃描成像其圖像分辨率大致相當(dāng)于地面上十幾米或 100 米左右如 1983 年發(fā)射的LANDSAT4分辨率為 30m這些圖像在空中先處理數(shù)字化編碼成數(shù)字信號(hào)存入磁帶中在衛(wèi)星經(jīng)過(guò)地面站上空時(shí)再高速傳送下來(lái)然后由處理中心分析判讀這些圖像無(wú)論是在成像存儲(chǔ)傳輸過(guò)程中還是在判讀分析中都必須采用很多數(shù)字圖像處理方法現(xiàn)在世界各國(guó)都在利用陸地衛(wèi)星所獲取的圖像進(jìn)行資源調(diào)查如森林調(diào)查海洋泥沙和漁業(yè)調(diào)查水資源調(diào)查等災(zāi)害檢測(cè)如病蟲害檢測(cè)水火檢測(cè)環(huán)境污染檢測(cè)等資源勘察如石油勘查礦產(chǎn)量探測(cè)大型工程地理位置勘探分析等農(nóng)業(yè)規(guī)劃如土壤營(yíng) 養(yǎng)水和農(nóng)作物生長(zhǎng)產(chǎn)量的估算等城市規(guī)劃如地質(zhì)結(jié)構(gòu)水源及環(huán)境分析等我國(guó)也陸續(xù)開展了以上諸方面的一些實(shí)際應(yīng)用并獲得了良好的效果在氣象預(yù)報(bào)和對(duì)太空其它星球研究方面數(shù)字圖像處理技術(shù)也發(fā)揮了相當(dāng)大的作用 生物醫(yī)學(xué)工程方