图像边缘检测课程设计报告

图像边缘检测课程设计报告
图像边缘检测课程设计报告

图像边缘的检测提取设计

(陕西理工学院物理与电信工程学院通信1102班,陕西汉中 723003)

指导教师:陈莉

【摘要】边缘是图像最基本的特征,包含图像中用于识别的有用信息,边缘检测是数字图像处理中基础而重要的内容。该课程设计具体考察了五种最常用的边缘检测算子并运用MATLAB进行图像处理比较。梯度算子简单有效,LOG算法和canny边缘检测器能产生较细的边缘。

【关键字】:MATLAB、边缘检测、图像处理

Image edge detection to extract the design

(Grade11,Class2,Major of Communication Engineering,School of Physics and telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China)

Tutor:chen li

[Abstract]the basic features of the image edge, contains useful information in the image recognition, edge detection is a basicand important content of digital image processing. Thecurriculum design of the specific study of the five most commonedge detection operator and the use of MATLAB for comparison of image processing. Gradient operator is simple and effective,the LOG algorithm and the canny edge detector can producethinner edges.

[keyword]: MATLAB, edge detection, image processing

目录

1绪论 (1)

1.1边缘检测的背景 (1)

1.2边缘检测的定义 (1)

1.3图像边缘检测算法的研究内容 (2)

1.4边缘检测的发展趋势 (3)

2边缘检测的算法分析与描述 (3)

2.1 Roberts算子 (3)

2.2 Prewitt算子 (4)

2.3 Sobel算子 (5)

2.4 Laplacian算子 (6)

2.5 Canny算子 (7)

3算子性能分析比较 (8)

4 算法的选择和实现 (9)

4.1s sobel算子 (10)

4.2sobel算子 (10)

4.3prewitt算子 (11)

设计总结 (12)

致谢 (13)

参考资料 (14)

1绪论

1.1边缘检测的背景

在实际图像处理问题中,图像的边缘作为图像的一种基本特征,经常被应用到较高层次的图像应用中去。它在图像识别,图像分割,图像增强以及图像压缩等的领域中有较为广泛的应用,也是它们的基础。

边缘检测是图像处理与分析中最基础的内容之一,也是至今仍没有得到圆满解决的一类问题。图像的边缘包含了图像的位置、轮廓等特征,是图像的基本特征之一,广泛地应用于特征描述、图像分割、图像增强、图像复原、模式识别、图像压缩等图像分析和处理中。因此,图像边缘和轮廓特征的检测与提取方法,一直是图像处理与分析技术中的研究热点,新理论、新方法不断涌现。

随着信息技术的不断发展和用户需求的不断增长,嵌入式系统逐渐走进国民生产的方方面面,其应用也日益广泛。目前国内一个普遍被认同的定义是:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的应用领域也非常广泛。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备,如掌上 PDA 、移动计算设备、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、数字相机、电梯、空调、安全系统、自动售货机、工业自动化仪表与医疗仪器等。

而图像边缘检测则是图像处理中非常基础但是及其重要步骤。边缘是两个不同区域之间的边界。图像边缘检测是图像处理,图像分析,模式识别等一系列图像处理过程中最重要的步骤。目前,学界上已经有许多种不同点的方法来实现边缘检测的功能,比如说差分法(Kirsch,1971)和曲线拟合法(Haralick,1984)。传统的边缘检测方法,比如Sobel、Prewitt、Kirsch算法,通过计算第一阶方向导数来决定边缘的位置。零点交叉边缘检测法(Bovik,1998)运用了二阶导数和拉普拉斯算符。而Canny算法(Canny,1986)是目前学界最流行并且应用最广泛的的高斯边缘检测算法。尽管高斯检测算法(Yuksel,2007)相对来说有更好的性能表现,但是所需要的计算也比传统基于求导的检测算法复杂的多。

近些年来,对于图像处理在许多不同的科学和工程领域应用的研究越来越火热。在嵌入式系统上实现图像处理能够很好的解决在一般PC或者工控机上实现图像处理的不足之处,比如说便携性差,功耗大,移动性,灵活性不强等。同时加之以集成度高,与网络的耦合也越来越紧密等特点。嵌入式系统将是未来工业控制和其他一些行业的主要发展方向。

1.2边缘检测的定义

图像边缘是图像最基本的特征,边缘在图像分析中起着重要的用。所谓边缘(edge)是指图像局部特征的不连续性。灰度或结构信息的突变称为边缘,例如:灰度级的突变、颜色的突变、纹理结的突变。边缘是一个区域的结束,也是另一个区域的开始,利用该特征可以分割图像。当人们看一个有边缘的物体时,首先感觉到的便是边缘,如

一条理想的边缘应该具有如图2.1(a) 所示模型的特性。每个像素都处在灰度级跃变的一个垂直的台阶上(例如图形中所示的水平线通过图像的灰度剖面图)。而实际上,诸如图像采集系统的性能、采样频率和获得图像的照明条件等因素的影响,得到的边缘往往是模糊的,边缘被模拟成具有“斜坡面”的剖面,如图2.1(b) 所示,在这个模型中不再有细线(宽

为一个像素的线条),而是出现了边缘的点包含斜坡中任意点的情况。由此可以看到:模糊的边缘使边缘的“宽度”较大,面清晰的边缘使边缘的宽度较小。图像的边缘有方向的幅度两个属性,沿边缘方向像素变化平缓,垂直于边缘方向像素变化剧烈。边缘上的这种变化可以用微分算子检测出来,通常用一阶导数或二阶导数来检测边缘,不同的是一阶导数认为最大值对应边缘位置,而二阶导数以过零点对应边缘位置。实际上,对于图像中的任意方向上的边缘都可以进行类似的分析。图像边缘检测中对任意点的一阶导数可以利用该点梯度的幅度来获得,二阶导数可以用拉普拉斯算子得到。

1.3图像边缘检测算法的研究内容

图像边缘检测和分析可定义为应用一系列方法获取、校正、增强、变换、检测或压缩可视图像的技术。其目的是提高信息的相对质量,以便提取有用信息。图像边缘检测中的变换属于图像输入-图像输出模式,图像边缘检测是一种超越具体应用的过程,任何为解决某一特殊问题而开发的图像边缘检测新技术或新方法,几乎肯定都能找到其他完全不同的应用领域。

图像边缘检测的主要研究内容包括:

(1)图像获得和抽样,其中通过人眼观察的视野获取图像的问题有:最常用的图像获取装置——电视(TV)摄像机问题,对所获得信号进行独立的采样和数字化就可用数字形式表达景物中全部彩色内容;电荷-耦合装置,用作图像传感器,对景物每次扫描一行,或通过平行扫描获得图像;选择正确的分辨力或采样密度,一幅图像实质上是二维空间中的信号,所以适用于信号处理的法则同样适用于图像边缘检测,在放射学中常常需要高分辨力,要求图像至少达到2048像素×2048像素;灰度量化,图像强度也必须进行数字化,通常以256级(按1字节编码)覆盖整个灰度,一般一幅灰度分辨力为8位,空间分辨力为512像

素×512像素的图像需0.25兆字节的存贮容量。

(2)图像分割,目的是把一个图像分解成它的构成成分,以便对每一目标进行测量。图像分割是一个十分困难的过程。但其测量结果的质量却极大地依赖于图像分割的质量。有两类不同的图像分割方法。一种方法是假设图像各成分的强度值是均匀的并利用这种均匀性;另一种方法寻找图像成分之间的边界,因而是利用图像的不均匀性。主要有直方图分割,区域生长,梯度法等。

(3)边界查索,用于检测图像中线状局部结构,通常是作为图像分割的一个预处理步骤。大多数图像边缘检测技术应用某种形式的梯度算子,可应用对水平方向、垂直方向或对角线方向的梯度敏感的梯度算子,用它们的复合结果可检测任意方向的边界。

(4)图像增强和复原,用于改进图像的质量。不同的增强技术可以用于不同的目的,这取决于应用的类型。如果打算直接观察图像,可以增强对比度。如果是为了进一步对图像作数字处理,可以选择分割(一种突出各图像成分之间的边界和线状结构的运算)。该技术可以是整体的或局部的,也可以在某个频域或者空间域中进行。图像增强和复原的目的是为了提高图像的质量,如去除噪声,提高图像的清晰度等。图像增强不考虑图像降质的原因,突出图像中所感兴趣的部分。

(5)图像分类(识别),图像分类(识别)属于模式识别的范畴,其主要内容是图像经过某些预处理(增强、复原、压缩)后,进行图像分割和特征提取,从而进行判决分类。图像分类常采用经典的模式识别方法,有统计模式分类和句法(结构)模式分类,近年来新发展起来的模糊模式识别和人工神经网络模式分类在图像识别中也越来越受到重视。

(6)图像变换:由于图像阵列很大,直接在空间域中进行处理,涉及计算量很大。因此,往往采用各种图像变换的方法,如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等间接处理技术,将空间域的处理转换为变换域处理,不仅可减少计算量,而且可获得更有效的处理(如傅立叶变换可在频域中进行数字滤波处理)。目前新兴研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性,它在图像边缘检测中也有着广泛而有效的应用。

1.4边缘检测的发展趋势

边缘检测的研究多年来一直受到人们的高度重视,从边缘检测研究的历史和现状来看,边缘检测的研究有几个明显的趋势: 1)对原有算法的不断改进。 2)新方法、新概念的引入和多种方法的有效综合运用。 3)对特殊图像边缘检测的研究越来越得到重视。目前有很多针对立体图像、彩色图像、多光谱图像、合成孔径雷达图像、深度图像、纹理图像、超声图像、计算机断层扫描、磁共振图像、共聚焦激光扫描显微镜图像以及运动图像等特殊图像的边缘检测技术的研究。 4)对图像边缘检测评价的研究和对评价系统的研究越来越得到关注。 5)将现有的算法应用于工程实际中。

2边缘检测的算法分析与描述

2.1 Roberts算子

由Roberts 提出的算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子,对于边界陡峭且噪比较小的图像检测效果比较好,它在2×2邻域上计算对角导数,

[][][]()[][]()22,=,1,11,,1G i j f i j f i j f i j f i j -++++-+(2.1) G [i,j ]又称为Roberts 交叉算子。在实际应用中,为简化运算,用梯度函数的Roberts 绝对值来近似:

[][][][][],=,1,11,,1G i j f i j f i j f i j f i j -++++-+ (2.2) 用卷积模板,上式变成:

[],x y G i j G G =+ (2.3)

其中G x 和G y 由下面图1所示的模板计算:

图1 Robert 边缘检测算子的模板

Roberts 算子是该点连续梯度的近似值,而不是所预期的点处的近似值。由上面两个卷积算子对图像运算后,代入2式,可求得图像的梯度幅度值G [i,j ],然后选取适当的门限TH ,作如下判断:G [i,j ]>TH ,[i,j ]为阶跃状边缘点,{G [i,j ]}为一个二值图像,也就是图像的边缘。由于利用局部差分检测比较陡峭的边缘,但对于噪声比较敏感,经常会出现孤立点,于是人们又提出了Prewitt 算子[4]

通过分析可知,Sobel 算子法对高频成分丰富的图像处理效果好,对中低频成分的图像效果差。 2.2 Prewitt 算子

为在检测边缘的同时减少噪声的影响,Prewitt 算子从加大边缘检测算子出发。由2×2扩大到3×3来计算差分算子,所以其卷积模板为图2所示:

图2 Prewitt 边缘检测算子的模板

在图像中的每个像素位置都用这2个模板做卷积,Prewitt 算子将方向差分运算与局部平均结合起来,表达式如下:

()()()()()()

1,1,11,11,1,11,1x f f x y f x y f x y f x y f x y f x y '=-++++++------+-(2.4)

()()()()()()

1,11,1,11,11,1,1y f f x y f x y f x y f x y f x y f x y '=+-+++++-------+ (2.5)

根据两式可以计算Prewitt 梯度,选取适当的阈值T ,对梯度图像二值化,得到一幅边缘二值图像。采用Prewitt 算子不仅能检测边缘点,而且还能抵制噪声的影响[5]。

通过分析可知,Prewitt 算子法对高频成分丰富的图像处理效果好,对中低频成分的图像效果差。 2.3 Sobel 算子

行邻域卷积来完传统的Sobel 图像边缘检测方法,是在图像空间利用两个方向模板与图像进成的。这两个方向模板一个检测垂直边缘,一个检测水平边缘,如图3所示。图中,模板内的数字为模板系数,梯度方向与边缘方向总是正交

水平边缘Sobel 算子

垂直边缘Sobel 算子

图3 Sobel 算子

模板元素和窗口像素之间的对应关系(以3×3窗口为例)定义如下:

设窗口灰度为:

[]()()()()()()()()()1,11,1,1,1,,11,11,1,1F j k F j k F j k F F j k F j k F j k F j k F j k F j k ??----+??=-+????+-+++??(2.6)

模板卷积计算就是下式求乘积和的过程:

()()11,11,,i i m n m n f j k F j m k n M =-=-=

++∑∑ (2.7)

式中,i =1,2分别代表垂直和水平模板。(),i f j k 为模板卷积法边缘检测的输出,[]2l L =,L 为窗口宽度,对3×3窗口,l =1。将两个卷积结果的最大值,赋给图像中对应模板中心位置的像素,作为该像素的新灰度值,即:

()()max max ,1,2i f f j k i == (2.8)

通过分析可知,Sobel 算子法对高频成分丰富的图像处理效果好,对中低频成分的图像效果差。

2.4 Laplacian 算子

拉普拉斯算子是二阶导数的二维等效式。函数f (x,y )的拉普拉斯算子公式为: 22222f f f x y ???=+?? (2.9) 使用差分方程对x 和y 方向上的二阶偏导数近似如下: [][]()[][][][]()[]22,1,,1,,22,1,x G f x x f i j f i j x

f i j f i j x x

f i j f i j f i j ??=???+-=??+?=-??=+-++ (2.10)

这一近似式是以点f [i,j+1]为中心的,用j -1替换j 得到 [][]()[]22,12,,1f f i j f i j f i j x ?=+-+-? (2.11) 它是以点[i,j ]为中心的二阶偏导数的理想近似式,类似地,

[][]()[]221,2,1,f f i j f i j f i j x ?=+-+-? (2.12) 把式(2-3)和式(2-4)合并为一个算子,就成为式(2-5)能用来近似拉普拉斯算子的模板: 2010141010?????≈-?????? (2.13)

有时候希望邻域中心点具有更大的权值,比如下面式(2-6)的模板就是一种基于这种思想的近似拉普拉斯算子:

21414204141?????≈?????? (2.14)

当拉普拉斯算子输出出现过零点时就表明有边缘存在,其中忽略无意义的过零点(均匀零区)。原则上,过零点的位置精度可以通过线性内插方法精确到子像素分辨率。

通过分析可知,它不过由于噪声,以及由噪声引起的边缘两端的不对称性,结果可能不会很精确。 2.5 Canny 算子

Canny 检测阶跃边缘的基本思想是在图像中找出具有局部最大梯度幅值的像素点。检测阶跃边缘的大部分工作集中在寻找能够用于实际图像的梯度数字逼近。由于实际的图像经过了摄像机光学系统和电路系统(带宽限制)固有的低通滤波器的平滑,因此,图像中的阶跃边缘不是十分陡立。图像也受到摄像机噪声和场景中不希望的细节的干扰。图像梯度逼近必须满足两个要求:首先逼近必须能够抑制噪声效应;其次必须尽量精确地确定边缘的位置。抑制噪声和边缘精确定位是无法同时得到满足的,也就是说,边缘检测算法通过图像平滑算子去除了噪声,但却增加了边缘定位的不确定性;反过来,若提高边缘检测算子对边缘的敏感性,同时也提高了对噪声的敏感性。有一种线性算子可以在抗噪声干扰和精确定位之间提供最佳折衷方案,它就是高斯函数的一阶导数。

通过分析可知,采用高斯函数对图像进行平滑处理,因此具有较强的噪声抑制能力;同样该算子也将一些高频边缘平滑掉,造成边缘丢失,采用了双阈值算法检测和连接边缘,边缘的连续性较好。

3算子性能分析比较

Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子的检测效果相差不大,三种算子的检测效果较之Canny和Log算子还是存在一定的差距。这三种检测算子的阈值选择范围与log和canny 算子相比要小些。边缘点不够锐利和明确,线边缘检测要好于点边缘检测。总体而言由于Prewitt 算子受噪声影响较小,故检测效果要略好于另外两种。

由于Roberts算子是利用图像的两个对角线的相邻像素之差进行梯度幅值的检测,所以求得的是在差分点处梯度幅值的近似值,并且检测水平和垂直方向边缘的性能好于斜线方向的边缘,检测精度比较高,但容易丢失一部分边缘,同时由于没经过图像平滑计算,因此不能抑制噪声,但该算子对具有陡峭的低噪声图像响应最好。

Prewitt算子和Sobel算子都是对图像进行差分和滤波运算,仅在平滑部分的权值选择上有些差异,因此两者均对噪声具有一定的抑制能力,但这种抗噪能力是通过像素平均来实现的,所以图像产生了一定的模糊,而且还会检测出一些伪边缘,所以检测精度比较低,该算子比较适合用于图像边缘灰度值比较尖锐且图像噪声比较小的情况。

Canny算子采用高斯函数对图像进行平滑处理具有较强的去噪能力,容易平滑掉一些边缘信息,边缘定位精度较高。该算子与其它边缘检测算子的不同之处在于,它使用2种不同的阈值分别检测强边缘和弱边缘,并且仅当弱边缘相连时才将弱边缘包含在输出图像中,因此这种方法较其它方法而言不容易被噪声“填充”更容易检测出真正的弱边缘。通过对lena 图的仿真实验结果可以看出,该算子在上述几种边缘检测算子当中效果最好。边缘定位准确,连续性较好,虚假边缘少且边缘均具有单像素宽度。

LoG算子首先通过高斯函数对图像进行平滑处理,因此对噪声的抑制作用比较明显,但同时也可能将原有的边缘也平滑了,造成某些边缘无法检测到,比外高斯分布因子σ的选择对图像边缘检测效果有较大的影响,σ越大,检测到的图像细节越丰富,但抗噪能力下降,从而出现伪边缘,反之则抗噪能力提高,但边缘精度下降,易丢失许多真边缘,因此,对于不同图像应选择不同参数。

Roberts算子:采用对角线方向相邻两像素之差表示信号的突变,检测水平和垂直方向边缘的性能好于斜线方向,定位精度比较高,但对噪声敏感,检测出的边缘较细。

Prewitt算子:对噪声有平滑作用,检测出的边缘比较粗,定位精度低,容易损失角点。

Sobel算子:产生的边缘效果较好,对噪声具有平滑作用。但存在伪边缘,边缘比较粗且定位精度低。

Laplacian算子:是二阶微分算子,对图像中的阶跃性边缘点定位准确,对噪声非常敏感,丢失一部分边缘的方向信息,造成一些不连续的检测边缘。

Canny算子:采用高斯函数对图像进行平滑处理,因此具有较强的噪声抑制能力;同样该算子也将一些高频边缘平滑掉,造成边缘丢失,采用了双阈值算法检测和连接边缘,边缘的连续性较好。

4 算法的选择和实现

近年来,图像分析和处理紧紧围绕理论、实现、应用三方面迅速发展起来。它以众多的学科领域为理论基础,其成果又渗透到众多的学科中,成为理论实践并重,在高新技术领域中占有重要地位的新兴学科。迄今已有许多边缘检测方法,其中Robert算子、Sobel 算子、Prewitt 算子、Log 算子、Canny算子、及轮廓提取或轮廓跟踪、利用平滑技术提取图像边缘、利用差分技术提取图像边缘、利用小波分析技术提取图像边缘等方法是常用的方法,但各种算法结果差异很大。

lose all

clear all

I=imread('D:\Koala.jpg');

I1=im2double(I);

I2=rgb2gray(I1);

[thr, sorh, keepapp]=ddencmp('den','wv',I2);

I3=wdencmp('gbl',I2,'sym4',2,thr,sorh,keepapp);

I4=medfilt2(I3,[9 9]);

I5=imresize(I4,0.2,'bicubic');

BW1=edge(I5,'sobel');

BW2=edge(I5,'roberts');

BW3=edge(I5,'prewitt');

h=fspecial('gaussian',5);

imshow(I1);

subplot(2,2,1);

imshow(I1);

title('sobel');

subplot(2,2,2);

imshow(BW1);

title('sobel');

subplot(2,2,3); imshow(BW2);

title('roberts'); subplot(2,2,4); imshow(BW3);

title('prewitt');

4.1roberts算子

4.2sobel算子

4.3prewitt算子

4.4整体比较

sobel sobel

roberts prewitt

设计总结

虽然这次课程设计只有二个星期的时间,但是我们对图像处理的各种方法及应用有了更深的理解,学会了应用MATLAB软件及边缘提取来实现界面的操作和编程处理。MATLAB是我们在以前和以后的学习工作中都会经常应用到的软件,但是在以前还是对其了解不足,操作不是很了解,在实习之初便因为这个问题而无从下手。于是我们寻找了许多这方面的书籍以及应用网络教程来对其进行学习,逐渐的增强了对MATLAB及边缘提取的了解,能够摸索着开始进行编写。实习中也遇到了很多问题,但通过查阅书籍、同学间讨论、请教老师以及网上查找最终能够得以解决,完成这次实习。

通过这次课程设计,对其的一些常见函数以及与图像处理相关的函数都比较了解,并能够应用这些函数来解决图像处理的问题。GUI对于我们是一个新的知识,通过各方面的学习,我们最终对GUI也有了比较深的了解,能够很顺利的应用边缘提取来设计出适合并且美观的界面。图像处理是我们这学期的一门很重要的课程,在课上虽然学习了很多知识,但是不经过自己动手操作而只看到书上的一些概念和处理的图片并不能很清楚的了解到各种操作的效果,并且不动手操作,知识就只能局限于书本上。经过这次课程设计,不但能够让我们再次复习了本学期所学的图像处理的知识,加深了对这些知识的记忆,并且让我们对图像处理的各种处理方法如Sobel算子、Robert算子、Priwitt算子、拉普拉斯算子、Canny等对图像产生的效果有了更加直观的了解,不但加深了记忆也能因此更加了解各种处理方法的应用,可以用MATLAB软件来对这些处理来实现。

这次课程设计要实现的内容比较多,其中有一些易操作的也有一些比较复杂的,在实习过程中也会遇到一些难以突破的问题,但是在这个过程中需要我们耐心的学习,一步一步通过各种途经学习到解决的方法,也培养了我们的耐心和学习的能力。这次是两人一组的实习,因此合理的分工合作也是很重要的,通过实习也培养了我们之间分工协作互帮互助的精神。

总体来说,我们的这次课程设计还是比较成功的,较为成功的完成了我们的边缘图像检测,并且达到到了我们这次课程设计的目的。

致谢

在这次课程设计的设计过程中,我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助,这是我能顺利完成这次报告的主要原因,更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题,让我能把系统做得更加完善。在此期间,我不仅学到了许多新的知识,而且也开阔了视野,提高了自己的设计能力。

其次,我要感谢帮助过我的同学,他们也为我解决了不少我不太明白的代码难题,在一个个小问题上给了我很大的帮助。

最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。

参考资料

[1] 朱虹. 数字图像处理基础[M]. 科学出版社, 2005

[2] R C.Gonzalez, R E.Woods著,阮秋琦,阮宇智等译.数字图像处理(第2版).北京:电子工业出版社,2003

[3] K.R.Castleman. 数字图像处理.北京:电子工业出版社,2002

[4] 章毓晋.图像处理与分析-图像工程(上册),清华大学,2001

[5] 何斌等编著.Visual C++数字图像处理.人民邮电出版社,2002

[6] 唐良瑞,马全明,图像处理实用技术[M],北京化学工业出版社

[7]郑南宁,计算机视觉与模式识别[M],北京:北京国防工业出版社,1998

[8] R C.Gonzalez, R E.Woods, S L. Eddins著,阮秋琦,阮宇智等译.数字图像处理(MATLAB 版).北京:电子工业出版社,2005

[9] 崔锦泰,小波分析导论[M],西安:西安交通大学出版社,1995

[10] 刘贵忠,邸双亮,小波分析及其应用[M],西安:西安电子科技大学,1997

[11] 徐建华,图像处理与分析.[M].北京:北京科学出版社,1992

汽车标志识别设计-MATLAB程序设计

设计目的:车牌定位系统的目的在于正确获取整个图像中车标的区域,并识别出车标。 程序效果: 程序实现: STEP1:输入待处理的原始图像: 程序: 1 2 3 4 clear;clc;close all; %Step1 获取图像 装入待处理彩色图像并显示原始图像 Scolor = imread( '1.jpg');%imread 函数读取图像文件 subplot(3,4,1);imshow(Scolor),title('原始图像') 输出:

SETP2:图像的灰度化: 彩色图像包含着大量的颜色信息,不但在存储上开销很大,而且在处理上也会降低系统的执行速度,因此在对图像进行识别等处理中经常将彩色图像转变为灰度图像,以加快处理速度。由彩色转换为灰度的过程叫做灰度化处理。选择的标准是经过灰度变换后,像素的动态范围增加,图像的对比度扩展,使图像变得更加清晰、细腻、容易识别。 程序: 输出: 原始图像 1 2 3 %将彩色图像转换为黑白并显示 Sgray = rgb2gray(Scolor);%rgb2gray 转换成灰度图 subplot(3,4,2);imshow(Sgray),title('原始黑白图像');

STEP3:对原始图像进行开操作得到图像背景图像:程序: 1 2 3 4 %对原始图像进行开操作得到图像背景图像: s=strel('disk',13);%strei函数 Bgray=imopen(Sgray,s);%打开sgray s图像 subplot(3,4,3);imshow(Bgray);title('背景图像');%输出背景图像 输出: 原始黑白图像

检测技术及仪表课程设计报告

第一章绪论 1.1 课程设计目的 针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点,从工程创新的理念出发,以工程思维模式为主,旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。 通过在模拟的实战环境中系统锻炼,使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 1.2课题介绍 本课设题目以多功能动态实验装置为对象,要求综合以前所学知识,完成此实验装置所需参数的检测。设计检测方案,包括检测方法,仪表种类选用以及需要注意事项,并分析误差产生的原因等等。 1.3 实验背景知识 换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程,污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失,因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。 1.4 实验原理 1.4.1 检测方法 按对沉积物的监测手段分有:热学法和非传热量的污垢监测法。 热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种; 非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法和化学法。 这些监测方法中,对换热设备而言,最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里选择热学法中的污垢热阻法。

1.4.2 热阻法原理简介 表示换热面上污垢沉积量的特征参数有:单位面积上的污垢沉积质量mf,污垢层平均厚度δf和污垢热阻Rf。这三者之间的关系由式表示: (1-1) 图1-1 清洁和有污垢时的温度分布及热阻 通常测量污垢热阻的原理如下: 设传热过程是在热流密度q为常数情况下进行的,图1a为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布,其总的传热热阻为: (1-2) 图1b为两侧有污垢时的温度分布,其总传热热阻为: (1-3)忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响,则可认为 (1-4)于是两式相减得: (1-5)该式表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。 实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻,这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见,假定换热面只有一侧有污垢存在,则有: (1-6) f f f f f f m Rδ λ λ ρ 1 = = c w c c R R R U 2 1 /1+ + = f f w f f f R R R R R U 2 2 1 1 /1+ + + + = f c f c R R R R 2 2 1 1 ,= = c f f f U U R R 1 1 2 1 - = + q T T R R R R U b f s f f w c f /) ( /1 ,1 2 1 - = + + + =

图像边缘检测系统设计

学号 数字图像处理 课程设计说明书 图像边缘检测系统设计 起止日期:2016年12月5日至2016年12月9日 学生某 班级13电信科1班

成绩 指导教师(签字) 计算机与信息工程学院电子信息工程系 2016年12月9日 课程设计任务书 2016—2017学年第一学期 计算机与信息工程学院电子信息与科学技术专业1班级 课程设计名称:数字图像处理课程设计 设计题目:图像边缘检测系统设计 完成期限:自2016年12月5日至2016年12月9日共1周 一、课程设计依据 在掌握数字图像处理基本算法的基础上,利用MATLAB、VC++、Java等编程语言设计具有指定功能的图形用户界面。 二、课程设计内容 1、设计一个实现图像边缘检测功能的界面 2、界面可以采用MATLAB、VC++、Java等编程语言设计 3、要求界面能够读入并显示图片,通过各种控件选择并进行图像的边缘检测操作,操作结果在对比窗口中显示 4、图像边缘检测功能至少包括单方向一阶微分检测(水平/垂直方向)、无方向微分检测

(Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子、Laplacian算子、LOG算子)等,每项功能可采用一个或多个算法实现 三.课程设计要求 1、要求每个同学独立完成设计任务。 2、课程设计说明书封面格式要求见《课程设计说明书格式要求》。 3、课程设计的说明书要求简洁、通顺,图像表达内容完整、清楚、规X。 4、课程设计说明书要求: 1)说明题目的设计原理和思路、采用方法及设计流程。 2)可采用图表或文字对图形用户界面各子模块的功能以及各子模块之间的关系做 较详细的描述。 3)详细说明代码的编写流程。 4)采用图像及文字详细说明各功能的演示结果。 指导教师(签字): 系主任(签字): 批准日期:2016年12月1日

检测技术课程设计

检测技术课程设计 一、课程设计的目的 综合应用已修课程所学知识,完成被测信号的提取、转换、处理的一次综合性设计实践。它的作用如下: 获得工程师基本训练,培养学生综合运用所学理论和技术知识,解决工程实际问题的能力。 (1)提高学生查阅科技文献资料能力。 (2)开发学生的主观能动性与创造性。 (3)加深学生对课程内容的理解,拓展所学知识面。 (4)使学生初步建立正确的设计思想。掌握系统的设计方法和设计步骤。 二、课程设计时间 检测技术课程设计为1周。 三、课程设计的任务 以任务书的形式给出。 任务书的主要内容有: (1)给予的对象; (2)设计题目; (3)设计要求; (4)撰写的设计报告要求; (5)时间安排。 设计报告内容包括:目录,设计题目,前言,设计方案与设计工艺流程,各部分设计原理,设计计算及说明,器件、仪器设备的选择,设计图纸,参考文献,附录。设计图用专用计算机软件绘制,打印。 四、课程设计报告的一般格式 课程设计报告包括封面、目录、绪论、主体部分、结尾部分。 1、绪论 主要说明设计的目的、设计的任务和要求等。 2、主体部分 (1)总体设计方案的设计

(2)软硬件电路的设计 (3)设计结果(实验数据等) (4)参考文献 2、结束语 阐述本次设计的收获与体会,课题进一步完善的建议与意见。致谢等。如有附录可放在结尾处。

设计题目一电机自动监控系统设计 一、电机控制系统描述 电机作为一种拖动动力设备,在机床加工、运输、电力等领域有着广泛的应用。为了保证电机系统的正常运行,需要通过检测控制装置对它进行监控。重点监控的参数是电机 A、B、C三相线圈的温度、电机轴的径向振动振幅、电机轴的转速。 二、控制要求 上图为电机供电主电路。三相电经过空气开关KQ、交流接触器Z、热继电器PT,加到电机上,当接触器常开触点接通时,电机得电,运转。可以通过控制接触器线圈的方式控制接触器主常开触点的通断。正常接触器线圈得电,接触器主常开触点接通,异常接触器线圈断电,接触器主常开触点断开。 常规电机控制电路如图。 START STOP

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

图像边缘检测算法体验步骤

图像边缘检测算法体验步骤 图像边缘检测算法体验步骤(Photoshop,Matlab)1. 确定你的电脑上已经安装了Photoshop和Matlab2. 使用手机或其他任何方式,获得一张彩色图像(任何格式),建议图像颜色丰富,分辨率比较高,具有比较明显的图像边界(卡通图像,风景图像,桌面图像)3. 将图像保存到一个能够找到的目录中,例如img文件夹(路径上没有汉字)4. 启动Photoshop,打开img文件夹中的图像5. 在工具箱中选择“矩形选择”工具,到图面上选择一个区域(如果分辨率比较高,建议不要太大,否则计算过程比较长)6. 点击下拉菜单【文件】-【新建】,新建一个与矩形选择框同样尺寸的Photoshop图像,不要求保存该图像7. 将该彩色图像转换为亮度图像,即点击下拉菜单【图像】-【模式】-【灰度】,如提示是否合并,选择“Yes”8. 将该单色的亮度图像另存为Windows的BMP文件,点击下拉菜单【文件】-【存储为】,在“存储为”窗口中,为该文件起一个名字,例如test1(保存为test1.bmp)9. 启动Matlab,将当期路径(Current Directory)定位到图像文件夹,例如这里的img文件夹10. 使用imread命令读入该图像,在命令行输入:>> f = imread(test1.bmp);11. 在Matlab中显示该图像,在命令行输入:>> figure, imshow(f)12. 然后,分别使用Matlab图像工具箱中的Edge函数,分别使用Sobel算法,高斯-拉普拉斯(Log)算法和Canny算法得到的边缘图像:在命令行输入:>> g_sobel = edge(f, sobel, 0.05); >> g_log = edge(f, log, 0.003, 2.25); >> g_canny = edge(f, canny, [0.04 0.10], 1.5);13 得到边缘图像计算结果后,显示这些边缘图像: >> figure, imshow(g_sobel) >> figure, imshow(g_log) >> figure, imshow(g_canny)14 可以用不同的图像做对比,后续课程解释算法后,可以变换不同的阈值,得到不同的边缘图像

数字图像处理中的边缘检测技术

课程设计报告 设计题目:数字图像处理中的边缘检测技术学院: 专业: 班级:学号: 学生姓名: 电子邮件: 时间:年月 成绩: 指导教师:

数字图像处理中的边缘检测技术课程设计报告I 目录 1 前言:查阅相关文献资料,了解和掌握基本原理、方法和研究现状,以及实际应用的背景意义 (1) 1.1理论背景 (1) 1.2图像边缘检测技术研究的目的和意义 (1) 1.3国内外研究现状分析 (2) 1.4常用边缘检测方法的基本原理 (3) 2 小波变换和小波包的边缘检测、基于数学形态学的边缘检测法算法原理 (7) 2.1 小波边缘检测的原理 (7) 2.2 数学形态学的边缘检测方法的原理 (7) 3 算法实现部分:程序设计的流程图及其描述 (9) 3.1 小波变换的多尺度边缘检测程序设计算法流程图 (9) 3.2 数学形态学的边缘检测方法程序设计算法描述 (10) 4实验部分:对所给的原始图像进行对比实验,给出相应的实验数据和处理结果 (11) 5分析及结论:对实验结果进行分析比较,最后得出相应的结论 (15) 参考文献 (17) 附录:代码 (18)

1前言 查阅相关文献资料,了解和掌握基本原理、方法和研究现状,以及实际应用的背景意义 1.1 理论背景 图像处理就是对图像信息加工以满足人的视觉心理或应用需求的方法。图像处理方法有光学方法和电子学方法。从20世纪60年代起随着电子计算机和计算技术的不断提高和普及,数字图像处理进入了高速发展时期,而数字图像处理就是利用数字计算机或其它的硬件设备对图像信息转换而得到的电信号进行某些数学处理以提高图像的实用性。 图像处理在遥感技术,医学领域,安全领域,工业生产中有着广泛的应用,其中在医学应用中的超声、核磁共振和CT等技术,安全领域的模式识别技术,工业中的无损检测技术尤其引人注目。 计算机进行图像处理一般有两个目的:(1)产生更适合人观察和识别的图像。 (2)希望能由计算机自动识别和理解图像。数字图像的边缘检测是图像分割、目标区域的识别、区域形状提取等图像分析领域的重要基础,图像处理和分析的第一步往往就是边缘检测。 物体的边缘是以图像的局部特征不连续的形式出现的,也就是指图像局部亮度变化最显著的部分,例如灰度值的突变、颜色的突变、纹理结构的突变等,同时物体的边缘也是不同区域的分界处。图像边缘有方向和幅度两个特性,通常沿边缘的走向灰度变化平缓,垂直于边缘走向的像素灰度变化剧烈。根据灰度变化的特点,图像边缘可分为阶跃型、房顶型和凸缘型。 1.2 图像边缘检测技术研究的目的和意义 数字图像处理是伴随着计算机发展起来的一门新兴学科,随着计算机硬件、软件的高度发展,数字图像处理也在生活中的各个领域得到了广泛的应用。边缘检测技术是图像处理和计算机视觉等领域最基本的技术,如何快速、精确的提取图像边缘信息一直是国内外研究的热点,然而边缘检测也是图像处理中的一个难题。 首先要研究图像边缘检测,就要先研究图像去噪和图像锐化。前者是为了得到飞更真实的图像,排除外界的干扰,后者则是为我们的边缘检测提供图像特征更加明显的图片,即加大图像特征。两者虽然在图像处理中都有重要地位,但本次研究主要是针对图像边缘检测的研究,我们最终所要达到的目的是为了处理速

课程设计报告-车牌识别系统的设计

车牌识别系统的设计 一、摘要: 随这图形图像技术的发展,现在的车牌识别技术准确率越来越高,识别速度越来越快。无论何种形式的车牌识别系统,它们都是由触发、图像采集、图像识别模块、辅助光源和通信模块组成的。车牌识别系统涉及光学、电器、电子控制、数字图像处理、计算视觉、人工智能等多项技术。触发模块负责在车辆到达合适位置时,给出触发信号,控制抓拍。辅助光源提供辅助照明,保证系统在不同的光照条件下都能拍摄到高质量的图像。图像预处理程序对抓拍的图像进行处理,去除噪声,并进行参数调整。然后通过车牌定位、字符识别,最后将识别结果输出。 二、设计目的和意义: 设计目的: 1、让学生巩固理论课上所学的知识,理论联系实践。 2、锻炼学生的动手能力,激发学生的研究潜能,提高学生的协作精神。 设计意义: 车牌定位系统的目的在于正确获取整个图像中车牌的区域,并识别出车牌号。通过设计实现车牌识别系统,能够提高学生分析问题和解决问题的能力,还能培养一定的科研能力。 三、设计原理: 牌照自动识别是一项利用车辆的动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。其硬件基础一般包括触发设备、摄像设备、照明设备、图像采集设备、识别车牌号码的处理机等,其软件核心包括车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法等。某些牌照识别系统还具有通过视频图像判断车辆驶入视野的功能称之为视频车辆检测。一个完整的牌照识别系统应包括车辆检测、图像采集、牌照识别等几部分。当车辆检测部分检测到车辆到达时触发图像采集单元,采集当前的视频图像。牌照识别单元对图像进行处理,定位出牌照位置,再将牌照中的字符分割出来进行识别,然后组成牌照号码输出。 四、详细设计步骤:

文字识别开题报告

太原理工大学信息工程学院 本科毕业设计(论文)开题报告 毕业设计(论文)题目 基于边缘检测的文字图像识别 学生姓名导师姓名 专业信息 报告日期 班级07-1 指导教 师意见 签字年月日 专业(教 研室)主 任意见 年月日系主任 意见 年月日

1. 国内外研究现状及课题意义 文字图像信息是人类获取外界信息的主要来源,在近代科学研究、军事技术、工农业生产、医学、气象及天文学等领域中,人们越来越多的利用图像信息来识别和判断事物,解决实际问题。例如:由于空间技术的发展,人造卫星拍摄了大量地面和空间的照片,人们要分析照片,获得地球资源、全球气象和污染情况等;在医学上,医生可以通过X射线分析照像,观察到人体个部位的多次现象;在工厂,技术人员可以利用电视图像管理生产;生活中,交通管理部门也要利用文字图像识别技术确定违章车辆的牌照,对其进行监督管理,由此可见文字图像信息的重要性【1】。 获得文字图像信息非常重要,但更重要的是对文字图像进行处理,从中找到我们所需要的信息,因此在当今科学技术迅速发展的时代,对文字图像的处理技术提出了更高的要求,能够更加快速准确的获得有用信息。 1.1国内外研究现状 20世纪20年代文字图像处理首次得到应用。20世纪60年代中期,电子计算机的发展得到普遍应用,文字图像处理技术也不断完善,逐渐成为一个新兴的科学。从70年代中期开始,随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展,数字图像处理技术也向更高、更深的层次迈进。到了20世纪90年代,机器人技术已经成为工业的三大支柱之一,人们已经开始研究如何用计算机系统解释图像,实现类似人类视觉系统来理解外部世界,这被称为图像理解活计算机视觉。很多国家,特别是发达国家投入更多的人力、物力道这项研究,取得了不少重要的研究成果。 数字图像处理主要是为了修改图形,改善图像质量,或是从图像中提取有效信息,还有利用数字图像处理可以对图像进行体积压缩,便于传输和保存。目前,数字图像处理主要应用于通讯技术、宇宙探索遥感技术和生物工程等领域。数字图像处理因易于实现非线性处理,处理程序和处理参数可变,故事一项通用性强,精度高,处理方法灵活,信息保存、传送可靠的图像处理技术。主要用于图像变换、测量、模式识别、模拟以及图像产生。广泛应用在遥感、宇宙观测、影像医学、通信、刑侦及多种工业领域【2】。1.2文字图像识别面临的问题 文字图像识别的发展经历了三个阶段:文字识别、图像处理和识别、物体识别。现在对于文字图像识别技术的研究,还面临几个问题,一是图像数据量大,一般来说,要取得较高的识别精度,原始图像应具有较高的分辨率,至少应大于64×64。二是图像污

实验三图像分割与边缘检测

数字图像处理实验报告 学生姓名王真颖 学生学号L0902150101 指导教师梁毅雄 专业班级计算机科学与技术1501 完成日期2017年11月06日

计算机科学与技术系信息科学与工程学院

目录 实验一.................................................................................................. 错误!未定义书签。 一、实验目的.................................................................................................... 错误!未定义书签。 二、实验基本原理 ........................................................................................... 错误!未定义书签。 三、实验内容与要求....................................................................................... 错误!未定义书签。 四、实验结果与分析....................................................................................... 错误!未定义书签。实验总结............................................................................................... 错误!未定义书签。参考资料.. (3) 实验一图像分割与边缘检测 一.实验目的 1. 理解图像分割的基本概念; 2. 理解图像边缘提取的基本概念; 3. 掌握进行边缘提取的基本方法;

基于MATLAB的图像处理的课程设计(车牌识别系统)

目录 一、课程设计目的 (3) 二、课程设计要求 (3) 三、课程设计的内容 (3) 四、题目分析 (3) 五、总体设计 (4) 六、具体设计 (5) 1、文件 (5) 1.1、打开 (5) 1.2、保存 (5) 1.3、退出 (5) 2、编辑 (5) 6.2.1、灰度 (5) 6.2.2、亮度 (6) 6.2.3、截图 (7) 6.2.4、缩放 (7) 3、旋转 (9) 6.3.1、上下翻转 (9) 6.3.2、左右翻转 (9) 6.3.3任意角度翻转 (9) 6.4、噪声 (10) 6.5、滤波 (10) 6.6、直方图统计 (11) 6.7、频谱分析 (12) 6.7.1、频谱图 (12) 6.7.2、通过高通滤波器........................... .. (12) 6.7.3、通过低通滤波器...................................... . (13) 6.8、灰度图像处理................................................ . . (14) 6.8.1、二值图像……………………………………………….. .14 6.8.2、创建索引图像............................................. (14) 6.9、颜色模型转换...................................... .. (14) 6.10、操作界面设计 (15) 七、程序调试及结果分析 (15) 八、心得体会 (16) 九、参考文献 (17) 十、附录 (18)

实验三 图像的边缘检测

实验三图像的边缘检测 一、实验目的与要求 1、了解图像边缘提取的基本概念; 2、了解进行边缘提取的基本方法; 3、编程实现对所给图像的边缘进行提取。 二、知识点 1、边缘检测的思想和原理 图像理解是图像处理的一个重要分支,研究为完成某一任务需要从图像中提取哪些有用的信息,以及如何利用这些信息解释图像。边缘检测技术对于处理数字图像非常重要,因为边缘是所要提取目标和背景的分界线,提取出边缘才能将目标和背景区分开来。在图像中,边界表明一个特征区域的终结和另一个特征区域的开始,边界所分开区域的内部特征或属性是一致的,而不同的区域内部的特征或属性是不同的,边缘检测正是利用物体和背景在某种图像特性上的差异来实现的,这些差异包括灰度,颜色或者纹理特征。边缘检测实际上就是检测图像特征发生变化的位置。 由于噪声和模糊的存在,检测到的边界可能会变宽或在某些点处发生间断,因此,边界检测包括两个基本内容:首先抽取出反映灰度变化的边缘点,然后剔除某些边界点或填补边界间断点,并将这些边缘连接成完整的线。边缘检测的方法大多数是基于方向导数掩模求卷积的方法。导数算子具有突出灰度变化的作用,对图像运用导数算子,灰度变化较大的点处算得的值比较高,因此可将这些导数值作为相应点的边界强度,通过设置门限的方法,提取边界点集。

一阶导数是最简单的导数算子,它们分别求出了灰度在x和y方向上的变化率,而方向上的灰度变化率可以用相应公式进行计算;对于数字图像,应该采用差分运算代替求导,差分公式参考相关教材。 2、常用的梯度算子 (1)Roberts Cross算子,它的2个2 X2模板如图3所示。 图3 Robert Cross算子模板 (2)Prewitt 算子,它的2个3×3模板如图4所示。 图4 Prewitt算子模板 (3)Sobel 算子,它的2个3×3模板如图5所示。 图3 Sobel算子模板 3、高斯拉普拉斯(LoG)算法 高斯拉普拉斯(LoG)算法是一种二阶边缘检测方法。它通过寻找图像灰度值中二阶微分中的过零点(Zero Crossing)来检测边缘点。其原理为,灰度

检测技术及仪表课程设计报告

检测技术及仪表课程设计报告 1、1 课程设计目的针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点,从工程创新的理念出发,以工程思维模式为主,旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。通过在模拟的实战环境中系统锻炼,使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 1、2课题介绍本课设题目以多功能动态实验装置为对象,要求综合以前所学知识,完成此实验装置所需参数的检测。设计检测方案,包括检测方法,仪表种类选用以及需要注意事项,并分析误差产生的原因等等。 1、3 实验背景知识换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程,污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失,因而污垢问题成为传热学界和工业界分关注而又至今未能解决的难题之一。 1、4 实验原理 1、4、1 检测方法按对沉积物的监测手段分有:热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种;非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法

和化学法。这些监测方法中,对换热设备而言,最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里选择热学法中的污垢热阻法。 1、4、2 热阻法原理简介表示换热面上污垢沉积量的特征参数有:单位面积上的污垢沉积质量mf,污垢层平均厚度δf和污垢热阻Rf。这三者之间的关系由式表示: (1-1)图1-1 清洁和有污垢时的温度分布及热阻通常测量污垢热阻的原理如下:设传热过程是在热流密度q为常数情况下进行的,图1a为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布,其总的传热热阻为: (1-2)图1b为两侧有污垢时的温度分布,其总传热热阻为: (1-3)忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响,则可认为(1-4)于是两式相减得: (1-5)该式表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻,这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见,假定换热面只有一侧有污垢存在,则有:(1-6)(1-7)若在结垢过程中,q、Tb均得持不变,且同样假定(1-8)则两式相减有: (1-9)这样,换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁温和热流而被间接测量出来。

图像边缘检测方法的研究与实现刘法200832800066

图像边缘检测方法的研究与实现刘法200832800066

青岛大学专业课程设计 院系: 自动化学院 专业: 电子信息工程 班级: 08级电子信息工程3班学生姓名: 刘法 指导教师: 王汉萍庄晓东 日期: 2011年12月23日

题目:图像边缘检测方法的研究与实现 一、边缘检测以及相关概念 1.1边缘,边缘检测的介绍 边缘(edge)是指图像局部强度变化最显著的部分.边缘主要存在于目标与目标、目标与背景、区域与区域(包括不同色彩)之间,是图像分割、纹理特征和形状特征等图像分析的重要基础.图像分析和理解的第一步常常是边缘检测(edge detection). 边缘检测是指使用数学方法提取图像像元中具有亮度值(灰度)空间方向梯度大的边、线特征的过程。 在讨论边缘算子之前,首先给出一些术语的定义: 边缘点:图像中具有坐标] ,[j i且处在强度显著变化的位置上的点.边缘段:对应于边缘点坐标] i及其方位 ,边缘的方位可能是梯度角. ,[j 边缘检测器:从图像中抽取边缘(边缘点和边缘段)集合的算法. 轮廓:边缘列表,或是一条表示边缘列表的拟合曲线. 边缘连接:从无序边缘表形成有序边缘表的过程.习惯上边缘的表示采用顺时针方向序. 边缘跟踪:一个用来确定轮廊的图像(指滤波后的图像)搜索过程. 边缘点的坐标可以是边缘位置像素点的行、列整数标号,也可以在子像素分辨率水平上表示.边缘坐标可以在原始图像坐标系上表示,但大多数情况下是在边缘检测滤波器的输出图像的坐标系上表示,因为滤波过程可能导致图像坐标平移或缩放.边缘段可以用像素点尺寸大小的小线段定义,或用具有方位属性的一个点定义.请注意,在实际中,边缘点和边缘段都被称为边缘.边缘连接和边缘跟踪之间的区别在于:边缘连接是把边缘检测器产生的无序边缘集作为输入,输出一个有序边缘集;边缘跟踪则是将一幅图像作为输入,输出一个有序边缘集.另外,边缘检测使用局部信息来决定边缘,而边缘跟踪使用整个图像信息来决定一个像素点是不是边缘. 1.2 边缘检测算子 边缘检测是图像特征提取的重要技术之一, 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,它不仅在分析图像时大幅度地减少了要处理的信息量,而且还保护了目标的边界结构. 因此,边缘检测可以看做是处理许多复杂问题的关键. 边缘检测的实质是采用某种算法来提取出图像中对对象与背景间的交界线。图像灰度的变化情况可以用图像灰度分布的梯度来反映,因此可以用局部图像微分技术来获取边缘检测算子。经典的边缘检测方法是对原始图像中的像素的某个邻域来构造边缘检测算子。以下是对几种经典的边缘检测算子进行理论分析,并对各自的性能特点做出比较和评价。 边缘检测的原理是:由于微分算子具有突出灰度变化的作用,对图像进行微分运算,在图像边缘处其灰度变化较大,故该处微分计算值教高,可将这些微分值作为相应点的边缘强度,通过阈值判别来提取边缘点,即如果微分值大于阈值,则为边缘点。

数字图像边缘检测算法设计与实现

本科毕业论文(设计、创作) 题目:数字图像边缘检测算法设计与实现 学生姓名:学号:023******* 所在院系:信息与通信技术系专业:电子信息工程 入学时间:2010 年9 月导师姓名:职称/学位:讲师/博士 导师所在单位: 完成时间:2014 年 5 月 安徽三联学院教务处制

数字图像边缘检测算法设计与实现 摘要:图像有很多最基本的特征,边缘是其中之一,所以图像处理的主要内容中也有图像的边缘检测,图像的边缘检测也是图像测量技术中的热点。本篇论文是来研究图像边缘检测,图像处理技术已经有很广阔的应用域,图像的边缘检测最主要的意思是将图像的边缘提取出来。本文首先简要的介绍了什么是边缘检测,和边缘检测的一些基本知识和原理,然后回顾了一些经典的边缘检测算法。最后在已有的经典算法基础上进行编程仿真来提取图像的边缘。 关键词:图像处理;边缘检测;Hough变换;轮廓跟踪

Design and implementation the algorithm of digital image edge detection Abstract:Images have a lot of the most basic features, edge is one of them. So the image edge detection is one of the main content for image processing, the image edge detection has been the hot point in image measurement technology. This paper is to study the image edge detection. Image processing technology has very broad application field. The main mean of image edge detection is to detect image edge. In this article, first, briefly introduced what is edge detection, and some basic knowledge and principle of edge detection. Then reviews some of the classical edge detection algorithm. Finally, extracting image edge programming simulation on the basis of the existing classic algorithms. Key words: Image Processing, Edge Detection, Hough manipulation, contour tracing

检测技术课程设计资料

课程设计报告 物位检测学院 学科专业 姓名学号 指导教师 起止周次 提交日期

关键词:物位测量仪,原理,应用 简介:物位测量仪表按所使用的物理原理可分为直读式物位仪表、差压式物位仪表(包括压力式)、浮力式物位仪表、电测式(电阻式,电容式与电感式)物位仪表、超声式物位仪表、核辐射式物位仪表等。直读式物位仪表。从测量机构上可直接读出液位,玻璃管(或玻璃板)液位计就是利用连通器原理,用旁通玻璃管(或玻璃板)读数。根据测量要求,有透光式和反射式等型式。 浮力式物位仪表,利用液面上的浮子或沉浸在液体中浮筒(也称沉筒)受到浮力作用而工作。这类仪表分为两种:一种是在测量过程中浮力维持不变,如浮球液位计、浮标液位计,工作时浮标随液面高低变化,通过杠杆或钢丝绳等机构将浮标位移传递出去,再经电位器、数码盘等转换为模拟或数字信号;另一种是在测量过程中浮力发生变化,如浮筒式液位计,液位改变时浮筒在液体内浸没的程度不同,所受的浮力也不同,将浮力的变化量转换成差动变压器铁芯的位移,就可输出相应的电信号,供指示、记录、报警和调节之用,也可远距离传送。 在工业生产过程中测量液位、固体颗粒和粉粒位,以及液-液、液-固相界面位置的仪表。一般测量液体液面位置的称为液位计,测量固体、粉料位置的称为料位计,测量液-液、液固相界面位置的称为相界面计。在工业生产过程中广泛应用物位测量仪表,测量锅炉水位的液位计就是一例。发电厂大容量锅炉水位是十分重要的工艺参数,水位过高、过低都会引起严重安全事故,因此要求准确地测量和控制锅炉水位。水塔的水位、油罐的油液位、煤仓的煤块堆积高度、化工生产的反应塔溶液液位等,都需要采用物位测量仪表测量。

susan算子图像分割开题报告

西安邮电大学 毕业设计(论文)开题报告自动化学院专业级02班 课题名称:基于SUSAN算子的图像分割 学生姓名:学号: 指导教师: 报告日期: 2014年3月21日

1.本课题所涉及的问题及应用现状综述 图像分割就是指把图像分成各具特性的区域并提取感兴趣目标的技术和过程。它是图像处理、模式识别和人工智能等多个领域中的重要课题,也是计算机视觉技术中首要的、重要的关键步骤。图像分割的目的在于根据某些特征(如灰度级、频谱、纹理等)将一幅图像分成若干有意义的区域,使得这些特征在某一区域内表现一致或相似,而在不同区域间表现出明显的不同。图像分割的应用非常广泛,几乎出现在有关图像处理的所有领域,如:工业自动化、在线产品检验、生产过程控制、文档图像处理、图像编码、遥感和生物医学图像分析、保安监视,以及军事、体育、农业工程等方面。在各种图像应用中,只需对图像目标行提取、测量等都离不开图像分割。虽然人们对图像分割已经进行了大量的研究,但还没一种适合于所有图像的通用的分割算法。所以,图像分割一直以来都是图像技术中的研究热点。 图像边缘是是图像的最基本的特征之一, 边缘是由灰度的不连续性所反映的,有方向和幅度两个特性。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。边缘检测基本思想是先检测图像中的边缘点, 在按照某种策略将边缘点连接成轮廓,构成分割域。SUSAN算子是一种基于灰度的特征点获取方法, 适用于图像中边缘和角点的检测, 可以去除图像中的噪声, 它具有简单、有效、抗噪声能力强、计算速度快的特点。SUSAN 算子的模板与常规卷积算法的正方形模板不同, 它采用一种近似圆形的模板, 用圆形模板在图像上移动, 模板内部每个图像像素点的灰度值都和模板中心像素的灰度值作比较, 若模板内某个像素的灰度与模板中心像素(核)灰度的差值小于一定值, 则认为该点与核具有相同(或相近)的灰度。 本课题对基于SUSAN算子的图像分割进行研究,并进行仿真验证。

图像边缘检测技术综述

第 42 卷增刊 1 中南大学学报(自然科学版) V ol.42 Suppl. 1 2011 年 9 月 Journal of Central South University (Science and Technology) Sep. 2011 图像边缘检测技术综述 王敏杰 1 ,杨唐文 1, 3 ,韩建达 2 ,秦勇 3 (1. 北京交通大学 信息科学研究所,北京,100044; 2. 中国科学院沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室,辽宁 沈阳,110016; 3. 北京交通大学 轨道交通控制与安全国家重点实验室,北京,100044) 摘要:边缘检测是图像处理与分析中最基础的内容之一。首先介绍了几种经典的边缘检测方法,并对其性能进行 比较分析;然后,综述了近几年来出现的一些新的边缘检测方法;最后,对边缘检测技术的发展趋势进行了展望。 关键词:数字图像;边缘检测;综述 中图分类号:TP391.4 文献标志码:A 文章编号:1672?7207(2011)S1?0811?06 Review on image edge detection technologies W ANG Min-jie 1 , Y ANG Tang-wen 1,3 , HAN Jian-da 2 ,QIN Y ong 3 (1.Institute of Information Science,Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China? 2.State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academic of Science,Shenyang 110016, China? 3.State Key Laboratory of Rail Traffic Control and Safety, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China) Abstract: Edge detection is one of the most fundamental topics in the research area of image processing and analysis. First, several classical edge detection methods were introduced, and the performance of these methods was compared? then, several edge detection methods developed in the latest years were reviewed? finally, the trend of the research of the image edge detection in the future was discussed. Key words:digital image?edge detection?review 图像是人们从客观世界获取信息的重要来源 [1?2] 。 图像信息最主要来自其边缘和轮廓。所谓边缘是指其 周围像素灰度急剧变化的那些象素的集合,它是图像 最基本的特征。边缘存在于目标、背景和区域之 间 [3?4] ,它是图像分割所依赖的最重要的依据。边缘检 测 [5?8] 是图像处理和计算机视觉中的基本问题, 图像边 缘检测是图像处理中的一个重要内容和步骤,是图像 分割、目标识别等众多图像处理的必要基础 [9?10] 。因 此,研究图像边缘检测算法具有极其重要的意义。 边缘检测是计算机视觉和图像处理领域的一项基 本内容。准确、高效地提取出边缘信息一直是该领域 研究的重点内容 [11] 。最初的经典算法可分为边缘算子 法、曲面拟合法、模板匹配法、门限化法等。近年来, 随着数学理论和人工智能的发展,又出现了一些新的 边缘检测的算法 [12?13] ,如基于数学形态学的边缘检 测 [14] 、小波变换和小波包变换的边缘检测法 [15] 、基于 模糊理论的边缘检测法 [16?17] 、基于神经网络的边缘检 测法 [18] 、基于分形几何的边缘检测算法 [19] 、基于遗传 算法的边缘检测法 [20?21] 、漫射边缘的检测方法 [22] 、多 尺度边缘检测技术 [23] 、亚像素边缘的定位技术 [24] 、 收稿日期:2011?04?15;修回日期:2011?06?15 基金项目:轨道交通控制与安全国家重点实验室开放基金资助项目(RCS2010K02);机器人学国家重点实验室开放基金资助项目(RLO200801);北 京交通大学基本科研业务费资助项目(2011JBM019) 通信作者:王敏杰(1988-), 女, 黑龙江五常人, 硕士研究生, 从事图像处理和计算机视觉研究; 电话: 010-51468132; E-mail: wangminjie1118@https://www.360docs.net/doc/898872659.html,

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