數(shù)字圖像處理課程設(shè)計1

1、<p><b>　　1.課程設(shè)計目的</b></p><p>　　1.通過Matlab仿真軟件，針對課程教學中的相關(guān)內(nèi)容開展仿真分析與研究，以加深對教學內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學生的方針分析能力。</p><p>　　2.加深對貼標簽的基本理論知識的理解，培養(yǎng)獨立開展科研的能力和編程能力，掌握MATLAB對圖形處理的基本語句，學會使用MATLAB。</p>

2、;<p>　　3.鼓勵學生就自己感興趣的內(nèi)容進行實際制作測試，以豐富學生課余電子制作內(nèi)容及培養(yǎng)自我創(chuàng)作能力。</p><p><b>　　2.課程設(shè)計要求</b></p><p>　　1.掌握課程設(shè)計的相關(guān)知識、概念清晰。</p><p>　　2.程序設(shè)計合理、能夠正確運行。</p><p>　　3．掌握課

3、程設(shè)計的相關(guān)知識、概念清晰，程序設(shè)計合理、能夠正確運行，獨立完成。</p><p><b>　　.</b></p><p><b>　　3相關(guān)知識</b></p><p>　　3.1 數(shù)字圖象處理</p><p>　　數(shù)字圖像處理(DigitalImageProcessing)是通過計算機對圖像進行

4、去除噪聲、增強、復原、分割、提取特征等處理的方法和技術(shù)。數(shù)字圖像處理的產(chǎn)生和迅速發(fā)展主要受三個因素的影響:一是計算機的發(fā)展;二是數(shù)學的發(fā)展(特別是離散數(shù)學理論的創(chuàng)立和完善);三是廣泛的農(nóng)牧業(yè)、林業(yè)、環(huán)境、軍事、工業(yè)和醫(yī)學等方面的應用需求的增長。 </p><p>　　20世紀20年代,圖像處理首次應用于改善倫敦和紐約之間海底電纜發(fā)送的圖片質(zhì)量。到20世紀50年代,數(shù)字計算機發(fā)展到一定的水平后,數(shù)字圖像處理才真正引

5、起人們的興趣。1964年美國噴氣推進實驗室用計算機對“徘徊者七號”太空船發(fā)回的大批月球照片進行處理,收到明顯的效果。20世紀60年代末,數(shù)字圖像處理具備了比較完整的體系,形成了一門新興的學科。20世紀70年代,數(shù)字圖像處理技術(shù)得到迅猛的發(fā)展,理論和方法進一步完善,應用范圍更加廣泛。在這一時期,圖像處理主要和模式識別及圖像理解系統(tǒng)的研究相聯(lián)系,如文字識別、醫(yī)學圖像處理、遙感圖像的處理等。20世紀70年代后期到現(xiàn)在,各個應用領(lǐng)域?qū)?shù)字圖像處

6、理提出越來越高的要求,促進了這門學科向更高級的方向發(fā)展。特別是在景物理解和計算機視覺(即機器視覺)方面,圖像處理已由二維處理發(fā)展到三維理解或解釋。近年來,隨著計算機和其它各有關(guān)領(lǐng)域的迅速發(fā)展,例如在圖像表現(xiàn)、科學計算可視化、多媒體計算技術(shù)等方面的發(fā)展,數(shù)字圖像處理已從一個專門的研究領(lǐng)域變成了科學研究和人機界面中的一種普遍應用的工具。 </p><p>　　圖像處理工具箱提供一套全方位的參照標準算法和圖形工具，用于

7、進行圖像處理、分析、可視化和算法開發(fā)。可用其對有噪圖像或退化圖像進行去噪或還原、增強圖像以獲得更高清晰度、提取特征、分析形狀和紋理以及對兩個圖像進行匹配。工具箱中大部分函數(shù)均以開放式 MATLAB 語言編寫。這意味著可以檢查算法、修改源代碼和創(chuàng)建自定義函數(shù)。圖像處理工具箱在生物測定學、遙感、監(jiān)控、基因表達、顯微鏡技術(shù)、半導體測試、圖像傳感器設(shè)計、顏色科學及材料科學等領(lǐng)域為工程師和科學家提供支持。它也促進了圖像處理技術(shù)的教學</p&

8、gt;<p>　　3.2 MATLAB</p><p>　　MATLAB 是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。</p><p>　　MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標注和

9、打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達式作圖?？捎糜诳茖W計算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應的

10、功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。</p><p><b>　　3.3 貼標簽</b></p><p>　　貼標簽處理是對二值圖像的每個不同的連通域進行不同的編號，來區(qū)分不同的連通域。在二值圖像中，不同的對象被用不同的整數(shù)值來標記，形象的說，每一個

11、對象被貼上不同的標簽以便于標識。通常，設(shè)置一個與原圖像大小相同的標簽矩陣，也稱為標簽圖像，用以描述對二值圖像不同連通域下的劃分結(jié)果。 </p><p>　　貼標簽的方法實際上包括了兩個關(guān)鍵步驟，首先是按照從上到下，從左到右的順序掃描所有像素職為1的像素，并判斷是否與已經(jīng)貼過標簽的像素屬于同一個連通域，如果是，則貼相同的標簽，判定為不同的連通域，貼新的標簽。另一個關(guān)鍵的步驟是，對已經(jīng)貼好的標簽進行校正，對在下方連接

12、在一起的，貼為不同標簽的像素歸并為同一個標簽，并對整體的標簽號進行調(diào)整。</p><p>　　3.4 貼標簽的具體方法</p><p>　　貼標簽的具體步驟如下：</p><p>　　(1)設(shè)標簽r=0，已貼標簽N=0，按照從左到右，從上到下的順序進行掃描，尋找像素值為1的目標點像素。</p><p>　　(2)對尚未貼標簽的目標點像素f(

13、I,j)，根據(jù)已經(jīng)掃描過的四個鄰接像素，進行一下判斷：</p><p>　　1.如果所有的值為0（背景）,r=r+1,g(i,j)=r,已貼標簽數(shù)N=N+1;</p><p>　　2.如果其標簽值相同，則,g(i,j)=r,；</p><p>　　3.如果標簽值有兩種，這時稱為標簽沖突，令,g(i,j)=r,，將所有已經(jīng)貼標簽為r’的像素，該貼標簽為r,同時將已貼標

14、簽數(shù)進行修正，N=N-1。</p><p>　?。?）將全部像素都進行第二步驟的處理，直到所有的像素都全部處理完；</p><p>　　判斷是否滿足r=N,如果是，則完成貼標簽操作，算法結(jié)束；如果不是，則表明（4）已貼標簽不是連續(xù)編號，這是一次影射編碼，將所有的不連續(xù)編號的標簽 校正為連續(xù)編號，完成貼標簽處理。</p><p><b>

15、;　　4.課程設(shè)計分析</b></p><p><b>　　貼標簽</b></p><p>　　在MATLAB圖像處理中，bwlabel函數(shù)可以進行二值圖像的連接部分標注操作。語法是：</p><p>　　這種形態(tài)操作主要是對于二值圖像BW中各個分離的對象進行標識，BW可以是double型或unit8型。用戶指定輸入圖像BW和特定的

16、邊沿約定類型n,n可取的值有4和8，分別對應著4-連接和8-連接邊沿約定，其默認值為8.調(diào)用bwlabel函數(shù)后，返回一個與輸入圖像相同大小的矩陣L,L是double型的，而num中存儲著對象個數(shù)的數(shù)據(jù)。有了這個輸出數(shù)據(jù)矩陣，我們就可以利用它包含的不同的整數(shù)值來區(qū)分輸入圖像中的不同對象。</p><p>　　假如有二進制圖像如下;</p><p><b>　　I(8,8)=0;&

17、lt;/b></p><p>　　I(2:4,2:3)=1;</p><p>　　I(5:7,4:5)=1;</p><p><b>　　I(2,6)=1;</b></p><p>　　I(2:3,7:8)=1</p><p>　　調(diào)用bwlabel函數(shù)，指定4-連接邊沿約定：</p&

18、gt;<p>　　[L,num]=bwlabel(I,4)</p><p>　　調(diào)用bwlabel函數(shù)，指定8-連接邊沿約定：</p><p>　　[L,num]=bwlabel(I,8)</p><p>　　我們還可以將bwlabel函數(shù)與find函數(shù)結(jié)合起來使用，可以得到所指定對象中各像素的矩陣矢量，例如，返回上例中，對象2中各像素的坐標:<

19、/p><p>　　[r,c]=find(bwlabel(I)==2)</p><p><b>　　rc=[r,c]</b></p><p>　　從例子中可以看出，輸出矩陣不是一個二進制圖像，訪問該矩陣的一個有效方法是將其顯示為偽彩色索引圖像。將每個對象都顯示成不同的顏色，所以在這樣的顯示圖像中，對象更容易從整個圖像中分辨出來，如下面的例子：<

20、/p><p>　　L=bwlabel(I,4);</p><p>　　map=[0 0 0;jet(3)];</p><p>　　imshow(L+1,map,'notruesize')</p><p>　　%顯示的圖像如下圖所示</p><p>　　%指定8-連接邊沿約定</p><p

21、>　　L=bwlabel(I,8);</p><p>　　map=[0 0 0;jet(3)];</p><p>　　imshow(L+1,map,'notruesize')</p><p>　　%顯示的圖像如圖所示</p><p><b>　　5.仿真</b></p><p&g

22、t;<b>　　6．結(jié)果分析</b></p><p><b>　　7.感悟體會</b></p><p>　　通過此次數(shù)字圖像課程設(shè)計的編程與仿真實踐，我完成了這次設(shè)計的任務(wù)。貼標簽處理是對二值圖像的每個不同的連通域進行不同的編號，來區(qū)分不同的連通域。在二值圖像中，不同的對象被用不同的整數(shù)值來標記，形象的說，每一個對象被貼上不同的標簽以便于標識。通

23、常，設(shè)置一個與原圖像大小相同的標簽矩陣，也稱為標簽圖像，用以描述對二值圖像不同連通域下的劃分結(jié)果。通過這次課程設(shè)計讓我更加了解了MATLAB，也使我掌握了一些基本的對圖像處理的編程語句。通過這次課程設(shè)計我更加了解了二值圖像中貼標簽的相關(guān)知識，對于各種方法都有了更加深入的了解。我以后會繼續(xù)學習這方面的知識。</p><p>　　實踐與理論相結(jié)合的課程對學生掌握理論知識和鞏固相關(guān)知識是非常有幫助的，進行這次課程設(shè)計使

24、我進一步對數(shù)字圖像理論知識的加深和理解。我也非常感謝老師的幫助，使我解決很多實質(zhì)性的問題。</p><p><b>　　8.參考文獻</b></p><p>　　[1] 章毓晉等.數(shù)字圖像處理與分析[M].北京，清華大學出版社，1999：1-2</p><p>　　[2] 龔聲容等. 數(shù)字圖像處理與分析原理[M].清華大學出版社，2008: 1

25、-2</p><p>　　[3] 張圣勤. MATLAB7.0實用教程[M].機器工業(yè)出版社，2006:4-5</p><p>　　[4] 霍洪濤.數(shù)字圖像處理 [M].北京，機械工業(yè)出版社，2003：1-2</p><p>　　[5] 阮沈勇.MATLAB程序設(shè)計[M].電子工業(yè)出版社，2004: 4-5.</p><p>　　[6] 鄧華