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1、数字图像处理课程设计题 目 飞机边界的提取与叠加 学 院 电子信息与电气工程学院 完成时间 2015年12月29日 目 录第一章引 言3第二章 数字图像处理的发展背景32.1数字图像处理简介32.2 数字图像处理的目的和主要内容52.3 数字图像处理的应用5第三章MATLAB 图像处理工具箱.63.1 MATLAB 简介63.2 MATLAB 图像处理常用的基本命令73.3数字图像处理的文件类型83.4 常用图像操作8第四章 飞机边界的提取与叠加114.1图像的灰度变换114.2 图像的二值化124.3 图形闭运算134.4 图像边界提取154.4.1边缘检测算子原理154.4.2 几种边缘检
2、测算子的比较164.5飞机边界的提取与叠加20第五章 结 论22参考文献22附录：程序23第一章 引 言数字图像处理技术在各个行业得到广泛的应用。其交互式的图形界面是操作者方便使用这些技术的途径。本题目将编制一个简易的图形界面读取各种格式的原始图像数据，并对它们自动分析和处理，得到所需要的有用信息，并把相关的信息显示出来，以便于工作人员研究分析。本文是基于MATLAB数字图像处理工具包进行数字图像处理的设计，详细介绍数字图像处理工具的使用方法，并用MATLAB的图像处理工具箱进行了算法的实现。本文重点论述了图像处理技术部分的理论和实现，根据所学过的图象分析方法，将飞机边界进行提取，并叠加在原图
3、上具体要求：将RGB图像转换成灰度模式图像，再将其进行二值化，所得图像进行闭运算，去掉暗点和圆角，最后对图像进行边界提取并叠加在原图上并显示所有的图像，对经过处理后的图像和未作处理后的图像进行对比分析第二章 数字图像处理的发展背景2.1数字图像处理简介数字图像处理起源于20世纪20年代。当时人们通过Bartlane海底电缆图片传输系统，从伦敦到纽约传输了一幅经过数字压缩后的照片将传输时间从一周多减少到不到3小时。使用技术在传输图片时首先在图片传输端进行图像编码，然后在接收端利用特殊的打印设备重构出该图片。该应用已经包含了数字图像处理的知识，但还称不上真正意义的数字图像处理，因为它没有涉及到计算
4、机。经过几十年的研究与发展数字图像处理的理论和方法进一步完善，应用范围更加广阔已经成为一门新兴的学科并在向更高级的方向发展。计算机对图像进行处理的学科主要讲解利用计算机处理图像的基本原理和方法进行去除噪声、 增强、复原、分割、提取特征等理论。 数字图像处理的特点：1易于控制处理效果2处理精度高再现性好3图像数据量庞大处理费时4处理的多样性5、图像处理技术综合性强掌握难度较大。处理它的方法和技术称为数字图像处理DIP, Digital Image Processing随着计算机和信息技术的发展,数字图像处理的地位和作用越来越突出。由于其实用价值高，应用范围极为广泛，现已应用于军事技术、政府部门和
5、医疗卫生等多种领域。图像处理的算法和实践都需要在计算机上实现,将MATLAB软件引入数字信号处理中。MATLAB 软件为数字图像处理提供了功能丰富的工具，通过计算机演示，将抽象的理论转化为形象可视化的图形，可以形象直观地展示出抽象复杂的内容。2.2 数字图像处理的目的和主要内容数字图像处理的目的： 1.提高图像的视感质量以达到赏心悦目的目的。 2.提取图像中所包含的某些特征或特殊信息便于计算机分析。 3.对图像数据进行变换、编码和压缩便于图像的存储和传输。 图像处理系统平台多为 数字图像处理的主要内容： 数字图像处理要求能够利用计算机完成图像信息的基本处理，包括利用计算机对数字图像进行获取、变
6、换、增强、恢复、压缩编码、分割与边缘提取等的方法和原理。数字图像化即把一组数字用连续的图像表示，便于用图像对数据进行分析处理，以获得形象直观的效果。数字图像处理内容包括:（1）图像数字化（2）图像压缩（3）图像增强（4）图像分析（5）图像恢复（6）图像变换（7）图像分割 2.3 数字图像处理的应用数字图像处理的产生和迅速发展主要受三个因素的影响：一是计算机的发展；二是数学的发展（特别是离散数学理论的创立和完善）;三是广泛的农牧业、林业、环境、军事、工业和医学等方面的应用需求的增长。数字图像处理技术在20世纪60年代末和20世纪70年代初开始广泛应用于医学图像、地球遥感监测和天文学等领域。其后军
7、事、气象、环境、交通等学科领域的发展也推动了图像处理技术迅速发展。 图像处理的发展将围绕HDTV高清晰度电视的研制开展实时图像处理的理论及技术研究，向着高速、高分辨率、 立体化、多媒体化、 智能化和标准化方向发展。图像、图形相结合朝着三维成像或多维成像的方向发展。硬件芯片研究，把图像处理的众多功能固化在芯片上使之更便于应用新理论与新算法研究。 第三章MATLAB 图像处理工具箱.3.1 MATLAB 简介MATLAB 是MATrix LABoratory（“矩阵实验室”）的缩写，是由美国MathWorks 公司开发的集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的，功能强大、操作简单的语言
8、。是国际公认的优秀数学应用软件之一。20世纪九十年代的时候，matlab已经成了国际控制界公认的标准计算软件。2001年推出了matlab6.0版本，其中有simulink工具包。开发了与外部进行直接数据交换的组件。同时也推出了符号计算工具包。它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，并提供了大量的内置函数。从而被广泛地应用于科学计算、算法开发预设计和验证、数据采集、建模仿真与原型设计、数据分析研究与可视化、科学与工程绘图、应用开发环境、控制系统、信息处理、神经网络、图像处理、小波分析等领域的分析、
9、仿真和设计工作，而且利用 MATLAB 产品的开放式结构，可以非常容易地对MATLAB 的功能进行扩充，从而在不断深化对问题认识的同时，不断完善 MATLAB 产品以提高产品自身的竞争能力。MATLAB中的数字图像是以矩阵形式表示的，这意味着MATLAB强大的矩阵运算能力用于图像处理非常有利，矩阵运算的语法对MATLAB中的数字图像同样适用。本文对MATLAB图像处理工具箱进行探索及应用，实验证明该软件功能强大，语言简洁易学，人机界面友好，工具箱具有丰富的技术支持并集成了该领域专家的智慧，应用简单而效果良好。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
10、MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多。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MATLAB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.3.2 MATLAB 图像处理常用的基本命令 l(1) clc 擦去一页
11、命令窗口,光标回屏幕左上角 l(2) clear 从工作空间清除所有变量 l(3) clf 清除图形窗口内容 l(4) who 列出当前工作空间中的变量 l(5) whos 列出当前工作空间中的变量及信息 ll(6) delete 从磁盘删除指定文件 l(7) whech 查找指定文件的路径 ( 9 ) clear all 从工作空间清除所有变量和函数 3.3数字图像处理的文件类型静态图像可分为矢量图和位图 矢量图：矢量图是指用数学公式描述的图像。矢量图形指由代数方程定义的线条或曲线构成的图形。如:表示一个圆形矢量图像保存了一个画圆的命令、圆心的坐标、半径的长度等等。欲显示该圆矢量绘图软件则根
12、据圆的坐标、半径等信息经过方程式计算将圆“画”在屏幕上。优点文件数据量很小图像质量与分辨率无关这意味着无论将图像放大或缩小了多少次图像总是以显示设备允许的最大清晰度显示。缺点不易制作色调丰富或色彩变化太多的图像而且绘出来的图像不是很逼真同时也不易在不同的软件间交换文件。位图（点位图）：位图的基本构图单位是像素。位图是通过许多像素点表示一幅图像，每个像素具有颜色属性和位置属性。包含不同色彩信息的像素的矩阵组合构成了千变万化的图像。位图可以从传统的相片、幻灯片上制作出来或使用数字相机得到。 位图分成如下四种：单色图像、灰度图像、索引图像和真彩色图像。 3.4 常用图像操作读写图像文件：1 imre
13、ad imread函数用于读入各种图像文件，如：a=imread(e:w01.tif)2 imwrite imwrite函数用于写入图像文件，如：imwrite(a,e:w02.tif,tif)3 imfinfo imfinfo函数用于读取图像文件的有关信息，如：imfinfo(e:w01.tif)图像的显示：1 image image函数是MATLAB提供的最原始的图像显示函数，如： a=1,2,3,4;4,5,6,7;8,9,10,11,12; image(a); 2 imshow imshow函数用于图像文件的显示，如： i=imread(e:w01.tif);imshow(i);tit
14、le（原图像）%加上图像标题 3 colorbar colorbar函数用显示图像的颜色条，如： i=imread(e:w01.tif); imshow(i); colorbar;4 figurefigure函数用于设定图像显示窗口，如：figure(1)； /figure(2)；5 subplot 把图形窗口分成多个矩形部分，每个部分可以分别用来进行显示。Subplot（m，n，p）分成m*n个小窗口，在第p个窗口中创建坐标轴为当前坐标轴，用于显示图形。6 plot绘制二维图形plot（y）Plot（x，y）xy可以是向量、矩阵。图像类型转换：1 rgb2gray把真彩图像转换为灰度图像i=rgb2gray（j）2 im2bw通过阈值化方法把图像转换为二值图像I=im2bw（j，level）Level表示灰度阈值，取值范围01（即0.n），表示阈值取自原图像灰度范围的n%3 imresize改变图像的大小I=imresize（j，m n）将图像j大小调整为m行n列图像运算：1 imadd两幅图像相加，要求同样大小，同种数据类型Z=imadd（x，y）表示图像x+y2 imsubstract两幅图像相减，要求同样大小，同种数据类型Z=imsubtract（x，y） 表示图像x-y3 immultiplyZ=immultiply（x，
