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1、装 订 线 本科生毕业论文（设计） 题目： 基于基于 MATLAB 的图像分割研究的图像分割研究 系 部 物理与电子工程系 专 业 电子信息工程 学 号 姓 名 指导教师 2011 年 5 月 19 日 装 订 线 合肥师范学院 2011 届本科生毕业论文（设计） I 装 订 线 摘 要 近年来，由于计算机技术的迅猛发展，计算机的速度越来越快，图像处理 系统的价格日益下降，从而使图像处理得以广泛应用于众多的科学与工程领域。 自然景物一般由多个目标组成，这些目标反映在图像中就是众多的区域， 每个区域可以理解成具有某种意义的最小单元。图像分析中图像分割的任务就 是把图像分成互不交叠的有意义的区域，
2、以便进一步的处理、分析、应用。本 文主要介绍图像分割技术，并相关算法实现。 图像分割是由图像处理过渡到图像分析的关键步骤,在图像工程中占据重要 的位置。本文针对当前主流的灰度图像分割算法进行了分析、分类、归纳和总 结,并且应用 Matlab 进行了仿真实验,指出了各类方法的优缺点,为人们在不同 的应用场合及不同的图像数据条件下选择不同的分割算法提供了一定的依据。 关键词：图像工程 图像分割 图像边缘检测 计算机仿真 合肥师范学院 2011 届本科生毕业论文（设计） II 装 订 线 ABSTRACT In recent years, because of the rapid developme
3、nt of computer technology, the speed of computer is faster and faster, The price of image processing system as been increasingly declined, so image processing were widely used in many fields of science and engineering. The natural scenery is composed by multiple targets generally, these goals reflec
4、ted in image are a lot of areas, and each area can be interpreted as the smallest unit of certain significance. The task of image segmentation is to fold each image into meaningful area, in order to further processing, analysis and applications. This paper mainly introduced image segmentation techno
5、logy, and related algorithm. Image segmentation is the key steps of the process of image processing transition to image analysis, play an important role in the image project. The current mainstream grayscale image segmentation algorithm is analyzed, classification, conclude and summarized in the pap
6、er, and the application of matlab simulation experiment, points out the advantages and disadvantages of various methods, provides certain basis for choosing different segmentation algorithm for people in different applications and different image data condition Key words：Image Engineering Image segm
7、entation Edge Detection Computer Simulation 合肥师范学院 2011 届本科生毕业论文（设计） III 装 订 线 目 录 一 MATLAB 简介 1 1.1 MATLAB 的概况 1 1.2 MATLAB 的语言特点 1 二 数字图像基础简介.3 2.1 图像的基本概念及其特点3 2.2 图像的格式3 2.2.1 BMP 图像格式 .4 2.2.2 JPEG 图像格式 4 2.2.3 TIFF 图像格式 4 2.2.4 GIF 图像格式 .4 2.2.5 PNG 图像格式 .5 三 边缘检测.6 3.1 梯度算子6 3.2 LAPLACIAN算子 6
8、 3.3 LOG算子.8 3.4 CANNY算子 .8 四 图像分割.10 4.1 图像分割算法的定义与分类10 4.2 基于阈值的分割11 4.2.1 边沿检测算子11 4.2.2 阈值分割.13 4.2.3 基于 MATLAB 的图像分割研究.14 五 总结与展望.16 结 束 语.17 致 谢.18 合肥师范学院 2011 届本科生毕业论文（设计） 1 装 订 线 一一 MatlabMatlab 简介简介 1.11.1 MATLABMATLAB 的概况的概况 MATLAB 是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意。除具备卓越的数值计 算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，
9、文字处理，可视化建模仿真和实 时控制等功能。MATLAB 的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程 中常用的形式十分相似,故用 MATLAB 来解算问题要比用 C,FORTRAN 等语言完相 同的事情简捷得多. 当前流行的 MATLAB 包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包 (Toolbox).工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包.功能工具包用来扩充 MATLAB 的符号计算,可视化建模仿真,文字处理及实时控制等功能.学科工具包 是专业性比较强的工具包,控制工具包,信号处理工具包,通信工具包等都属于此 类.开放性使 MATLAB 广受用户欢迎.除内部函数外,所有 MATLA
10、B 主包文件和各种 工具包都是可读可修改的文件,用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构 造新的专用工具包. 1.21.2 MATLABMATLAB 的语言特点的语言特点 一种语言之所以能如此迅速地普及，显示出如此旺盛的生命力，是由于它 有着不同于其他语言的特点，正如同 FORTRAN 和 C 等高级语言使人们摆脱了需 要直接对计算机硬件资源进行操作一样，被称作为第四代计算机语言的 MATLAB，利用其丰富的函数资源，使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。 MATLAB 最突出的特点就是简洁。MATLAB 用更直观的，符合人们思维习惯的代码， 代替了 C 和 FORTRAN 语言的冗长代码。
11、MATLAB 给用户带来的是最直观，最简洁 的程序开发环境。以下简单介绍一下 MATLAB 的主要特点1 1。 1. 语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。MATLAB 程序书写形 式自由，利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要 的编程工作。由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。 可以说，用 MATLAB 进行科技开发是站在专家的肩膀上。更为难能可贵的是， MATLAB 甚至具有一定的智能水平，所以用户根本不用怀疑 MATLAB 的准确性。 2. 运算符丰富。由于 MATLAB 是用 C 语言编写的，MATLAB 提供了和 C 语言 几乎一样多的
12、运算符，灵活使用 MATLAB 的运算符将使程序变得极为简短。 合肥师范学院 2011 届本科生毕业论文（设计） 2 装 订 线 3. MATLAB 既具有结构化的控制语句（如 for 循环，while 循环，break 语 句和 if 语句） ，又有面向对象编程的特性。 4. 程序限制不严格，程序设计自由度大。例如，在 MATLAB 里，用户无需 对矩阵预定义就可使用。 5. 程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操 作系统上运行。 6. MATLAB 的图形功能强大。在 FORTRAN 和 C 语言里，绘图都很不容易， 但在 MATLAB 里，数据的可视化非常简单。M
13、ATLAB 还具有较强的编辑图形界面 的能力。 7. MATLAB 的缺点是，它和其他高级程序相比，程序的执行速度较慢。由 于 MATLAB 的程序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解释执行， 所以速度较慢。 8. 功能强大的工具箱是 MATLAB 的另一特色。MATLAB 包含两个部分：核心 部分和各种可选的工具箱。核心部分中有数百个核心内部函数。其工具箱又分 为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计 算功能，图示建模仿真功能，文字处理功能以及与硬件实时交互功能。功能性 工具箱用于多种学科。而学科性工具箱是专业性比较强的，如 control,toolbo
14、x,signl proceessing toolbox,commumnication toolbox 等1 1。 这些工具箱都是由该领域内学术水平很高的专家编写的，所以用户无需编写自 己学科范围内的基础程序，而直接进行高，精，尖的研究。 9. 源程序的开放性。开放性也许是 MATLAB 最受人们欢迎的特点。除内部 函数以外，所有 MATLAB 的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户 可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具箱。 合肥师范学院 2011 届本科生毕业论文（设计） 3 装 订 线 二二 数字图像基础简介数字图像基础简介 图像处理的首要一步，就是要了解图像的基本性
15、质与特点。只有充分了解 和掌握了所要处理得图像的特点和性质，才能在接下来的处理中根据图像的特 点获取所需的信息，并对其进行相应的处理。 本章将介绍数字图像的基础知识，以及图像在计算机处理中的信息表达形式， 并对几种常用的图像文件格式 Bmp, Jpeg 以及 Png 等做简要的介绍。 2.12.1 图像的基本概念及其特点图像的基本概念及其特点 要对图像进行处理，必须清楚图像的概念。一般来说，二维或三维景物呈 现在人眼中的样子就是图像。图像具有以下三个方面的特点: 像带有大量的信息，一幅图像顶得上千言万语； 图像种类繁多，包括照片、绘图视频图像等； 类从外界获得的大部分信息来自视觉系统。 人们看到的任何自然界的图像都是连续的模拟图像。其形状和形态表现由 图像各位置的颜色来决定。可以用表示一幅模拟图像，
