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1、 目 录摘 要1Abstract11 绪 论21.1 数字图像处理及matlab简介 2 1.2 本设计的主要工作51.3 系统的设计意义61.4 国内外相关技术的发展概况62 系统总体方案设计82.1 系统总体方案及技术指标82.2 系统需求分析93 软件设计103.1友好界面设计103.1.1友好界面结构图173.1.2友好界面函数183.2算法分析123.2.1轮廓提取前的预处理123.2.2特征提取方法133.2.3轮廓的特征153.2.4人头识别16 3.2.5标记174 结论与展望194.1本文总结194.2遇到的主要难题204.3本文总结20致谢22参考文献22附 录A程序清单2
2、3附 录B实物图34 穿救生衣人数统计研究 应用电子教育技术2010级 袁大洋 摘 要 本设计是基于MATLAB软件工作平台对穿救生衣人数统计研究，完成了对河道上穿救生圈人人数的自动统计，节省了大量的人力资源。该系统的开发是紧密建立在图像处理与目标识别的基础上，自动进行检测识别并统计，同时该课题的研究开发意识现今国内外研究的热点 该系统的研究开发以人为对象，通过对人头和救生圈的特征信息的提取来实现对穿救生圈人的自动跟踪和统计地的一个小的软件开发系统。该系统采用了MATALB软件工作平台，利用MATLAB语言实现自动统计功能，并且还利用MATLAB强大GUI界面制作工具箱，设计了一个友好的人机界
3、面，可以简洁直观的显示统计和控制状态，当统计有误时进行报警。关键字： 自动统计，图像处理 ，目标识别 ，MATLAB软件 ABstractThe design is based on MATLAB software platform work wear buoy number of personnel statistics, completed a number of people on the river wearing a life preserver automatic statistics, save a lot of human resources. Development of t
4、his system is closely based on image processing and object recognition on the automatic detection and identification, and statistics, and research and development on the subject of research and development of modern consciousness research hotspot of the system to human subjects, through the head and
5、 lifebuoy extract feature information to realize the automatic tracking of people wearing a life preserver and statistically a small software development system. The system uses software MATALB work platform, using MATLAB language to achieve automatic statistical functions, and also a powerful GUI i
6、nterface produced using MATLAB toolbox designed a friendly interface, can be simple and intuitive display statistics and control state, when statistics have when false alarms.1 绪 论1.1 数字图像处理及matlab简介人类获取外界信息的方式有视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等等，其中视觉是人类最重要的感官，获取的信息占总信息量的绝大部分。因此，图像对于人类信息的存储和传输都具有重要意义，图像处理技术得到广泛的应用也是科技
7、发展一种必然。一幅图像可定义为一个二维函数f(x,y)，当空间坐标x、y和幅值f为有限的离散数值时，称该图像为数字图像1。简单来说，用计算机来处理图像，就是数字图像处理。从70年代中期开始，随着计算机技术的发展，数字图像处理向更高、更深层次发展2。世界范围内很多国家和地区的科学家们在该领域投入了大量的精力，也取得了很多重要的研究成果。数字图像处理的目的是使图像更符合人们的要求，它是让差质量的图像被改善，成为好质量的图像，常用的处理方法有图像增强、复原、压缩等，另外还有一类数字图像处理是模拟人眼，让计算机能够有“思考”的能力，对图像内容进行识别，并能够独立作出判断。基于这些方法，目前数字图像主要
8、应用的领域有：1） 航天和航空技术方面 数字图像处理技术在航天和航空技术方面的应用，一方面是对太空图像，如月球、火星照片的处理之，另一方面的应用是在飞机遥感和卫星遥感技术中。2）生物医学工程方面 数字图像处理在生物医学工程方面的应用十分广泛，而且很有成效。除了上面介绍的CT技术之外，还有一类是对医用显微图像的处理分析，如红细胞、白细胞分类，染色体分析，癌细胞识别等。此外，在X光肺部图像增晰、超声波图像处理、心电图分析、立体定向放射治疗等医学诊断方面都广泛地应用图像处理技术1。 3）工业和工程方面图像处理技术在工业和工程领域有广泛的应用，如自动装配线中检测零件的质量、并对零件进行分类，印刷电路板
9、疵病检查，弹性力学照片的应力分析，流体力学图片的阻力和升力分析，邮政信件的自动分拣，在一些有毒、放射性环境内识别工件及物体的形状和排列状态，先进的设计和制造技术中采用工业视觉等等1。4）军事公安方面在军事方面图像处理和识别主要用于导弹的精确末制导，各种侦察照片的判读，具有图像传输、存储和显示的军事自动化指挥系统，飞机、坦克和军舰模拟训练系统等；公安业务图片的判读分析，指纹识别，人脸鉴别，不完整图片的复原，以及交通监控、事故分析等。目前已投入运行的高速公路不停车自动收费系统中的车辆和车牌的自动识别都是图像处理技术成功应用的例子。 MATLAB软件是矩阵实验室（Matrix Laboratory）
10、的简称，是由美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。自从20世纪80年代中期推出以来，吸收了各学科领域权威人士所编写的实用程序，经过多年的逐步发展与不断完善，成为了国际公认的、最优秀的科学计算与数学应用软件之一，近几年来在国内外得到了广泛流行。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，而且还具有可扩展性特征。基于以上种种优点，MATLAB很快被用于图像处理领域，其强大的功能得到了淋漓尽致的体现，MATLAB有专门的图像
11、处理工具箱，功能十分强大，支持几乎所有格式的图像，如真彩色图像、索引色图像、灰度图像、二值图像，如果有的函数对图像类型有特定要求，这四种类型还可以用工具箱自带的类型转换函数相互转换。它涵盖了数字图像处理几乎所有的算法函数，利用这些图像处理函数，并结合其强大的数据处理能力，我们不必关心图像文件的格式、读写、显示等细节，而把精力集中在算法研究上，大大提高了工作效率。而且，在测试这些算法时既可方便地得到统计数据，同时又可得到直观图示。 1.2 本设计的主要工作目前，随着世界经济往来日益密切，航运交通也越来越重要，但通航环境日益恶化，船舶上船员及乘客溺水的事件越来越多。因此，为确保航船上船员及乘客的安
12、全，防范溺水事件，不得不引起我们的注意，我们得开发一种能自动实时检测识别统计并错误报警的系统。 本课题是“关于对穿救生圈人员个数统计”，主要是基于图像处理与目标识别理论学习基础之上，在一定复杂背景条件下，通过对人特征分析和救生圈特征分析（主要对重叠问题的研究及分析），把目标从背景中提取出来，从而识别并统计人并判断他她是否穿了救生圈，再通实现做出来的友好界面直观的显示出来。1.3系统的设计意义 通过采用图像处理与目标识别有效地对船上船员及乘客穿救身衣的情况进行自动的实时检测识别统计并错误报警,并传输到实现做好的友好界面上,从而为安全监控部门提供准确的数据依据,实时发布安全预警信息,降低事故的发生
13、率和严重性,确保乘客安全。因此,本课题的研究对智能图像分析理论研究与提升船舶乘客安全保障能力具有十分重要的理论价值和现实指导意义。1.4国内外相关技术的发展概况 人数识别技术指的是使用一定的技术手段，通过计算机分析处理实时自动的实现对某一区域内人数的统计。由于人数统计数字不仅对于安全监控具有十分重要的意义，而且还可以为一些经济管理方法体统数据支撑。因此目前的人数识别技术广泛应用到车站、码头、商店、博物馆、交通等地方。目前人数识别技术主要有红外检测技术、压力检测技术和智能图像分析技术。 在图像智能分析领域,欧美国家走在世界的前列，原因之一是受政府和军队的支持,欧美国家起步早,如1995年伦敦地铁
14、最早采用了人群监控系统5。同时大部分智能视频监控系统的核心技术(如图像采集芯片)仍被美国及欧洲等国家垄断。另外,由于欧美地区经济发达,智能分析系统需求强大,因而催生了大量专门进行智能视频分析监控技术研究的企业，如美国的!e-nt!objectVideo,以色列Mate!ioimage!NlcE等公司。在激烈的市场竞争中，这些企业处于图像智能分析研究与应用的前列，研制的人数识别软件不仅用于交通工具、商店，而且可用于客流人群最为密集的换乘车站，而中国在该领域由于起步晚,虽然有了一些规模较大的视频采集设备生产商,如海康威视、浙江大华,但是在软件领域的智能分析,尤其是客流人数识别还处于起步阶段,成熟产
15、品较少,与国外同类产品差距明显，列举如下:国内目前研究开发最成熟的实用型人数识别产品是单目人数统计8，它采用嵌入式设计,通过对连续视频图像的处理和分析,用背景差法将运动物体从视频背景中检测、分离出来,再进行筛选、过滤,获得真实的运动物体,再对其进行跟踪分析,结合计数线进行判断,将符合计数规则的目标的通过行为进行计数，平均准确率达到80%一90%，运行效果如图1.1。与单目人数统计仪相似的是双目人数统计仪,它是基于立体视觉技术而开发的嵌入式设备,准确率能达到90%以上。单目和双目人数统计仪适合用于公交、地铁、商场出入口出作为进出人数的统计，但相比国外人数识别系统而言，单双目人数统计仪对摄像头的角度要求非常高,要求摄像头视线尽量与地面垂直,使用区域明显受限，不能直接在原有区域内监控摄像头的基础上实现功能,无法检测行人在较大区域内自由活动时的客流人数变化情况，该类产品在我国有近十余家厂商研制生产。图1.1、单目人数统计仪2系统总体方案设计2.1 系统总体方案及技术
