图像处理中的边缘提取算法及实现.doc
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毕业论文(设计)
题目:
图像处理中的边缘提取算
法及其实现
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2012年4月1日
图像处理中的边缘提取算法及实现
摘要
数字图像边缘检测是图像分割、目标区域识别和区域形状提取等图像分析领域十分重要的基础,是图像识别中提取图像特征的一个重要方法。
边缘中包含图像物体有价值的边界信息,这些信息可以用于图像理解和分析,并且通过边缘检测可以降低后续图像分析和处理的数据量。
本文主要阐述基于Matlab的图像边缘检测技术。
以Matlab为开发平台和编程语言,设计出图像边缘检测软件,并且设计了图形用户界面GUIDE,在图形用户界面中添加了与各种算子相对应的处理程序,以及图形文件的获取、保存等功能,完成了图像边缘检测软件。
最终图形界面可实现打开图片并对其进行边缘处理,并可以将处理好的图片保存。
全文内容安排组织如下:
第一章,对图像边缘处理的意义进行了概述;第二章,对软件平台的选择及其特点做了简要的介绍;第三章,叙述了几种常用的边缘检测算子的原理;第四章,通过实例分析了各种算子的定位性以及稳定性;第五章,借助Matlab中的GUI功能设计了图像边缘检测的图形用户界面,并在GUI界面中完成了对各种算子的调用,完成了基于MATLAB的图形化图像边缘检测软件;第六章,对已经完成的图像检测软件进行测试。
本文写作的主要目的是对常用的图像边缘提取算法进行研究和对比,了解常用边缘提取算法的原理及其特点,为以后深入学习图像分析领域的其它知识打下基础。
关键词:
图像边缘处理,MATLAB,GUI,Log算子,Canny算子
Edgeextractionalgorithminimageprocessinganditsimplementation
Abstract
Digitalimageedgedetectionplaysanimportpartinimageanalysis,suchasimagesegmentation,interestedregionrecognitionandregionshapeextraction.Andit’sanimportmethodinimagefeatureextractionofimagerecognition.Theedgeincludesthevaluableinfotmationoftheimagewhichcanbeuseinimageunderstandingandanalysis.Andthroughedgedetection,wecanreducethecalculationofimageanalysisandprocessinginthefollowingstep.
ThisarticlediscussestheMatlab-basedimageedgedetection.DiscussedinMatlabasthedevelopmentplatformandprogramminglanguage,designededgedetectionsoftware,thedesignofthegraphicaluserinterfaceGUIDE,combiningtheportraitmaps,textmaps,fractalimagestoillustratethepositioningoftheseoperators;combinedincreasenoiseimagestoillustratethestabilityoftheoperator.Addinthegraphicaluserinterfacewithavarietyofoperatorscorrespondingtotheprocessingprocedures,andgraphicsfilesfortheacquisition,preservationandotherfunctionsthecompletionoftheimageedgedetectionsoftware.Thefinalgraphicalinterfaceallowstheedgetoopenthepictureanditstreatment,andmaywellsavethepictureprocessing.Arrangementofthispaperisasfollows:
Thefirstchapterintroducesthesignificanceoftheimageedgeprocessing.Thesecondchapterintroducesthesoftwareplatformofchoiceinthispaper.Thethirdchapterintroducessomecommonprincipleofmarginaloperator.Thefourthchapter,byexample,analysisofthevariousalgorithms’srelocatabilityandstability;Thefifthchapter,resorttoGUIinsideMatlab,designtheimageedgedetectioninterface,andcompletionofthevariousalgorithmisinvokedbyGUI,eventuallycompletedthegraphicaledgedetectionsoftwarebasedonMatlab;Thesixthchapter,testingthefinishedsoftwareofimageedgedetection.
Inthispaper,themainpurposeofwritingisthatstudyingofthecommonlyusededgeextractionalgorithm,understandprincipleofedgeextractionalgorithmandwhosecharacteristic.Tostudyingimageanalysisfieldofotherknowledgetolaythefoundation.
Keywords:
EdgeTreatment,MATLAB,GUI,Logoperator,Cannyoperator
目录
第一章绪论 1
1.1数字图像简介 1
1.2数字图像的处理 2
1.3图像边缘处理的意义 3
1.4本章小结 3
第二章开发平台的选择 4
2.1开发平台的选择 4
2.2Matlab简介 4
2.3本章小结 5
第三章常用的图像边缘检测算法 6
3.1引言 6
3.2边缘检测与提取过程 7
3.3边缘检测与提取常用算法 8
3.3.1Roberts边缘算子 8
3.3.2Sobel边缘算子 9
3.3.3Prewitt边缘算子 9
3.3.4Log边缘算子 10
3.3.5Canny边缘算子 11
3.4本章小结 13
第四章常用算法的实现与比较 14
4.1常用算法的Matlab实现 14
4.2算子之间的比较 18
4.1.1算子的定位性 18
4.1.2算子的稳定性 19
4.3本章小结 22
第五章图像边缘提取的GUI设计 23
5.1主要函数的介绍 23
5.2GUI的实现 24
5.3本章小结 30
第六章系统测试 31
6.1打开图像模块测试 31
6.2保存图像模块 31
6.3执行模块测试 31
6.4本章小结 32
结论 33
参考文献 34
致谢 35
第一章绪论
在实际图像边缘检测问题中,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,它在图像识别、图像分割、图像增强以及图像压缩等领域中有较为广泛的应用。
图像的边缘是图像最基本的特征之一。
边缘往往携带着一幅图像的大部分信息,它存在于图像的不规则结构和不平稳现象中,即存在于信号的突变点处。
这些点给出了图像轮廓的位置,这些轮廓常常是我们在图像边缘检测时所需要的非常重要的一些特征条件,这就需要我们对一幅图像检测并提取出它的边缘。
边缘检测算法是图像边缘检测问题中经典技术难题之一,它的解决对于我们进行高层次的特征描述、识别和理解等有着重大的影响[1]。
由于边缘检测在许多方面都有着非常重要的使用价值,所以人们一直在致力于研究和解决如何构造出具有良好性质及效果的边缘检测算子的问题。
1.1数字图像简介
在我们的生活中,可以说,数字图像无处不在,每个人都是满身的数字装备,MP3、MP4、PSP、PPC、手机、数码相机、笔记本电脑,这些设备的使用都离不开对数字图像的支持。
从广义上来说,图像是自然界景物的客观反映,是人类认识世界和自身的重要源泉[1]。
照片、绘画、影视画面无疑属于图像,照相机、显微镜或望远镜的取景器上的光学成像也是图像,此外,汉字也可以说是图像的一种,因为汉字起源于象形文字,所以可以当作是一种特殊的图像。
图像也可以理解为介于文字和绘图之间的一种形式。
总之,凡是人类视觉上能够感受到的信息,都可以称之为图像。
随着计算机技术的发展,人们可以人为地创造出色彩斑斓千姿百态的各种图像。
概括的讲,图像包含视频、图形、动画、符号文字等主要内容。
1.2数字图像的处理
一幅图像可以定义为一个二维函数f(x,y),这里的x和y是空间坐标,而且在任何一对空间坐标(x,y)上的幅值f被称为该点图像的强度或灰度。
当x,y和幅值f为有限离散的数值时,称该图像为数字图像[2]。
数字图像的处理是指用计算机处理数字图像,值得提及的是数字图像是由有限的元素组成的,每个元素都有一个特定的位置和幅值,这些元素被称为图像元素、画面元素或像素。
视觉是人类最高级的感知器官,所以,毫无疑问,图像在人类感知中扮演着非常重要的角色。
然而,人类感知只是限于电磁波谱的视觉波段,而成像机器则可覆盖几乎全部电磁波谱,他们可以对那些非人类习惯的那些图像源进行加工,这些图像源包括超声波、电子显微镜及计算机所产生的图像。
因此,数字图像处理涉及很多应用领域。
图像处理和分析可定义为应用一系列方法获取、校正、增强、变换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获取信息。
现在已经有很多的图像生成技术,但是,除了图像恢复技术以外,图像处理技术在很大程度上与图像形成的过程无关。
当图像已被采集且已对获取过程中产生的失真进行了校正,那么所有可用图像处理技术
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