MATLAB数学实验9数字图像的边界提取

实验九数字图像的边界提取一、实验目的了解有关数字图像边界提取的基本概念，熟悉MATLAB软件中关于数字图像边界提取的基本命令，掌握利用MATLAB软件进行数字图像边界提取的方法；同时，学会在图上加图题，会控制图题的位置。二、相关知识在图像处理中，有一种十分实用的操作叫做边界提取，在提取了图像的边界后，就可以对图像进行进一步的操作，如图像分割、特定区域的提取、骨架提取等等。常用的边界检测算子有微分算子、拉普拉斯高斯算子和canny算子。在MATLAB中，系统提供edge函数，其功能是利用各种边界检测算子来检测灰度图像的边界。函数edge的用法有以下几种：二、相关知识1．BW=edge(I)；2．BW=edge(I,method)；3．BW=edge(I,method,thresh)；4．BW=edge(I,method,thresh,direction)其中：子和canny算子。在MATLAB中，系统提供edge函数，其功能是利用各种边界检测算子来检测灰度图像的边界。函数edge的用法有以下几种：1．BW=edge(I)；2．BW=edge(I,method)；3．BW=edge(I,method,thresh)；4．BW=edge(I,method,thresh,direction)其中：I：输入图像；method：提取边界的方法，共有六种可取的值，即共有六种可使用的方法，包括：’sobel’，’prewitt’，’roberts’，’log’，’zerocross’，’canny’，缺省时使用’sobel’；thresh：指定的阈值，所有不强于thresh的边都被忽略；direction：对于’sobel’和’prewitt’方法指定方向，可取值为：’horizontal’和’vertical’，’both’（缺省值）I：输入图像；method：提取边界的方法，共有六种可取的值，即共有六种可使用的方法，包括：’sobel’，’prewitt’，’roberts’，’log’，’zerocross’，’canny’，缺省时使用’sobel’；thresh：指定的阈值，所有不强于thresh的边都被忽略；direction：对于’sobel’和’prewitt’方法指定方向，可取值为：’horizontal’和’vertical’，’both’（缺省值）BW：返回的二值图像，其中1代表找到的边界。在这些方法中，canny是较为优秀的一种，该方法使用两种不同的阈值分别检测强边界和弱边界，并且仅当弱边界和强边界相连时，才将弱边界包含在输出图像中。因此，这种方法不容易被噪声干扰，更容易检测到真正的弱边界。关于这些方法的真正含义，我们以后有专门的课程加以详细讨论，现在先看看它们的效果。例：分别调用’sobel’，’prewitt’，’roberts’，’log’，’zerocross’和’canny’六种方法检测图像rice.tif的边界。程序如下：BW：返回的二值图像，其中1代表找到的边界。在这些方法中，canny是较为优秀的一种，该方法使用两种不同的阈值分别检测强边界和弱边界，并且仅当弱边界和强边界相连时，才将弱边界包含在输出图像中。因此，这种方法不容易被噪声干扰，更容易检测到真正的弱边界。关于这些方法的真正含义，我们以后有专门的课程加以详细讨论，现在先看看它们的效果。例：分别调用’sobel’，’prewitt’，’roberts’，’log’，’zerocross’和’canny’六种方法检测图像rice.tif的边界。程序如下：I=imread('rice.tif');BW1=edge(I,'sobel');BW2=edge(I,'prewitt');BW3=edge(I,'roberts');BW4=edge(I,'log');BW5=edge(I,'zerocross');BW6=edge(I,'canny');imshow(I);title('图1:rice.tif原图','fontsize',14,'position',[128,280,0]);figure;imshow(BW1);title('图2:sobel算子提取的边界','fontsize',I=imread('rice.tif');BW1=edge(I,'sobel');BW2=edge(I,'prewitt');BW3=edge(I,'roberts');BW4=edge(I,'log');BW5=edge(I,'zerocross');BW6=edge(I,'canny');imshow(I);title('图1:rice.tif原图','fontsize',14,'position',[128,280,0]);figure;imshow(BW1);title('图2:sobel算子提取的边界','fontsize',14,'position',[128,280,0])figure;imshow(BW2);title('图3:prewitt算子提取的边界','fontsize',14,'position',[128,280,0])figure;imshow(BW3);title('图4:roberts算子提取的边界','fontsize',14,'position',[128,280,0])figure;imshow(BW4);title('图5:log算子提取的边界','fontsize',14,'position',[128,280,0])14,'position',[128,280,0])figure;imshow(BW2);title('图3:prewitt算子提取的边界','fontsize',14,'position',[128,280,0])figure;imshow(BW3);title('图4:roberts算子提取的边界','fontsize',14,'position',[128,280,0])figure;imshow(BW4);title('图5:log算子提取的边界','fontsize',14,'position',[128,280,0])figure;imshow(BW5);title('图6:zerocross算子提取的边界','fontsize',14,'position',[128,280,0])figure;imshow(BW6);title('图7:canny算子提取的边界','fontsize',14,'position',[128,280,0])运行结果如下，从结果可以看出，canny算子提取的边界较为完整。关于title语句的用法，注意一下我们程序中的title语句，其简单用法就是title(‘图题的内容’)，其实它还有一些可选的参数，包括图题的位置，图题的颜色，图题的字体，大小等等参数，其一般用法是title(...,'属性名',属性值,...)，例如，要控制图题的位置，用属性名’position’，其属性值是一个三维向量[x,y,z]，初始值是[000]，其单位由units参数决定。units的可选值为pixels|normalized|inches|centimeters|points|{data}，normalized将整个矩形规范化成[0,1]×[0,1]，其余都是绝对单位，1point=1/72inch。试一下，我们这个教材上的图题位置参数是多少？可选的属性还有，’color’，‘fontname’，’fontsize’等，有需要的时候可以通过察看help来进一步学习。我们再看一个例子，还是用原图rice.tif，这次我们来考虑阈值问题，在不用edge中第三和参数时，系个三维向量[x,y,z]，初始值是[000]，其单位由units参数决定。units的可选值为pixels|normalized|inches|centimeters|points|{data}，normalized将整个矩形规范化成[0,1]×[0,1]，其余都是绝对单位，1point=1/72inch。试一下，我们这个教材上的图题位置参数是多少？可选的属性还有，’color’，‘fontname’，’fontsize’等，有需要的时候可以通过察看help来进一步学习。我们再看一个例子，还是用原图rice.tif，这次我们来考虑阈值问题，在不用edge中第三和参数时，系统自动选择阈值，我们可以用函数的如下调用格式来看系统为我们选择的阈值是多少，我们先看如下程序为我们带来的结果：I=imread('rice.tif');[BW1,th1]=edge(I,'sobel');th1str=num2str(th1)；imshow(I)；title('图1:rice.tif原图','fontsize',14,'position',[128,280,0]);统自动选择阈值，我们可以用函数的如下调用格式来看系统为我们选择的阈值是多少，我们先看如下程序为我们带来的结果：I=imread('rice.tif');[BW1,th1]=edge(I,'sobel');th1str=num2str(th1)；imshow(I)；title('图1:rice.tif原图','fontsize',14,'position',[128,280,0]);figure;imshow(BW1);ti='图8:sobel算子提取的边界,阈值为';ti=strcat(ti,th1str);title(ti,'fontsize',12,'position',[128,280,0])figure;imshow(BW1);ti='图8:sobel算子提取的边界,阈值为';ti=strcat(ti,th1str);title(ti,'fontsize',12,'position',[128,280,0])我们将上面的程序中第二行换成[BW1,th1]=edge(I,'sobel',0.05);即可得到图9的结果。我们看到，边界提取得比图8要完整，因此，我们还可以通过调整阈值来改善边界提取得结果。三、实验内容1．对于图像text.tif，testpat1.tif，blood1.tif，nodules1.tif用上面提到的六种方法分别提取边界并加以比较，对这四幅图像提取边界的结果，分别对每一幅图给出你的判断，认为哪种算子提取的边界最好？同时理解各种边界提取算子同时存在的必要性。对每一幅图均标出图题，并使图题的位置位于图的下方，居中，选择其中的一幅图，使其图题的字体为黑体，字号为14号。2．对于图像bonemarr.tif，通过调整阈值的方法，得出一幅你认为较好的边界图，并给出此时的阈值。三、实验内容3．对于图像circbw.tif用上面提到的六种方法分别提取边界并加以比较，这次你认为那种算子提取的边界最好？4．完成实验报告，报告中只需要指明程序名，不需要程序和图，只要写明你的结论即可。于图的下方，居中，选择其中的一幅图，使其图题的字体为黑体，字号为14号。2．对于图像bonemarr.tif，通过调整阈值的方法，得出一幅你认为较好的边界图，并给出此时的阈值。3．对于图像circbw.tif用上面提到的六种方法分别提取边界并加以比较，这次你认为那种算子提取的边界最好？4．完成实验报告，报告中只需要指明程序名，不需要程序和图，只要写明你的结论即可。