西北大学本科生毕业论文

【精品文档】本科毕业论文（设计）题目：文物图像矢量化的研究及实现学生姓名王汉达学号20*****79指导教师赵宏安院系软件学院专业软件工程年级2008级教务处制二○一二年六月成绩【精品文档】诚信声明本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。特此声明。论文作者签名：（手写签名）日期：2012年6月5日【精品文档】目录摘要...................................................1Abstract..................................................2序言...................................................31图像矢量化概述.........................................41.1目的及意义...................................................41.2实现工具及方法研究..........................................42图像矢量化算法概述.....................................62.1霍夫变换产生矢量图..........................................62.1.1霍夫变换原理..............................................62.1.2霍夫变换算法思想描述......................................62.2选择区域及曲线拟合..........................................72.2.1曲线拟合思想及方法描述....................................72.2.2曲线拟合算法流程图........................................103程序流程及实验结果分析.................................113.1实验结果演示................................................113.1.1选取图片.................................................123.1.2显示原图.................................................123.1.3转换为灰度图像...........................................123.1.4进行hough变换得到hough矢量图...........................133.1.5通过原图与hough图对比选择感兴趣区域.....................133.1.6拟合结果.................................................143.1.7hough图与区域拟合结果综合图..............................143.2实验结果分析...............................................153.3矢量化后的结果数据格式及保存方法............................154总结与展望............................................164.1对于矢量化图像学习及实现过程的总结..........................164.2对于本次实验所做的思考和今后可能对其的深化研究.............16参考文献................................................16【精品文档】摘要实验采用了MALAB为主要开发环境，调用了其中一些库函数对图像进行选择、读取、霍夫变换、转换灰度、区域确定、逻辑二值化、曲线拟合等操作，得到了经由霍夫变换所得的矢量图。并对于曲线拟合的思想进行了阐释并以其作为图像区域选择矢量化的理论基础，实验达到了对图像进行霍夫变换并通过其与原图对比在图像上用户感兴趣的区域选择后进行矢量化的目的。文中对MATLAB的库函数在图像矢量化过程中起到的作用给出了说明,对图片的区域选择进行了具体的操作并给出了理论支持,详细描述了图像矢量化算法,并对曲线拟合思想及最小二乘的拟合方法进行了深刻地思考及合理地应用,然后对于实验流程及成果做出了展示。实验达成了对用户选择区域进行矢量化的目的，验证了曲线拟合算法在图像矢量化过程中能够起到的作用，并对得到的成果进行了总结与思考，确定了今后的努力方向。关键词：矢量化图像；霍夫变换；图像区域选择；曲线拟合算法；【精品文档】AbstractExperimentMALABasthemaindevelopmentenvironment,callsomeoftheselibraryfunctionstoselecttheimage,read,Houghtransform,convertgrayscaleregiontodeterminetheoperationofthelogicoftwovalues,curvefitting,etc.,viaHoftransformobtainedfromVector.Explainedtheideaofcurvefittinganditstheoreticalbasisofthevectoroftheselectedimagearea,theexperimenthasreachedtheHoughtransformandtheimageareaselectionontheimageofinteresttousersthroughitscontrastwiththeoriginalthepurposeofvectorization.GiventheroleplayedbytheMATLABlibraryfunctionintheimagevectorizationprocessdescribedinthespecificoperationoftheimageareaselection,andgivestheoreticalsupport,adetaileddescriptionoftheimagevectoralgorithm,andcurvefittingtogetherideasandleastsquaresfittingmethodofdeepthinkingandapplication,andthenmakeashowfortheexperimentalprocedureandresults.Theexperimentreachedavectorofthepurposeoftheuserselectedarea,verifythatthecurvefittingalgorithmfortheroleitplaysintheimagevectorizationprocess,andtheobtainedresultsaresummarizedandthinkingtodeterminethedirectionoffutureefforts.Keywords:vectorimages;Houghtransform;thechoiceoftheimagearea;curvefittingalgorithm;【精品文档】序言计算机中的图像一般可以分成两大类，位图和矢量图。位图是由称作像素（图片原素）的单个点组成的，这样当对图片进行放大和旋转时，由于像素点放大的原因，图片容易失真，在进行一些需要详细描绘图片的工作时，不容易得到用户想要的效果。解决这个问题的方法就是尽量用多的像素构成图片，图片需要描绘的越清晰详细，便需要越大的内存。这样的文件占用的存储空间过大，给一些需要对图像进行保存查阅的如工程图纸领域造成了不便。而由于矢量图像是由数学向量构成的，可以通过公式计算获得，并且使用直线和曲线来描绘图形，所以进行放大、缩小、旋转等操作时不会发生失真，需要进行与位图同等要求的描绘时效果当然会优于位图。并且矢量图占用空间极小，往往只是位图的几分之一，矢量图形之间也可以进行透明叠加，有利于揭示图形之间的内在关系；对图形可以进行无级放大或缩小，也可以拖拉图形，使图形漂移浏览，对图形可以方便地再编辑，并可以对其进行赋值和标注等；可以方便地建立起图形数据库，对图形进行操作、分析和管理等。鉴于矢量图对于位图所具有的优势，在某些领域需要用到位图矢量化，本文主要研究如何使用MATLAB对于图像上用户感兴趣的区域进行简单的矢量化操作。【精品文档】1图像矢量化概述1.1目的及意义图形在计算机中的表示，通常有两种方式，一种是光栅点阵的形式（rastergraphics），另一种是用矢量的形式（vectorgraphics）。[1]光栅点阵是以像素点的形式对图片进行存取，在图片的操作中会占用较大的存储空间，并且不利于对于图片的放大、缩小、旋转、修改等操作，这对图像的分析、处理、存储与传输带来了极大的不便。而矢量图形是由数学方法计算得来，图形由线条和形状组成，对其进行与光栅点阵相同操作时只需要改变图形参数即可。因此，对矢量图形进行图形变换十分方便。矢量图形特点如下：1.边缘平滑、明显2.图形编辑后不变形3.节省存储空间4.对于某些图形变换速度快5.存储为矢量图像的文件在转换为光栅图像时手段方便基于矢量图形的这些优点，在许多领域中都用到了矢量图形，也就应用到了图像矢量化的技术。它是利用计算机图形学，数字图像处理等综合技术，运用图像处理软件，将光栅图像识别为矢量图形。1.2实现工具及方法研究图形矢量化可以运用多种方法实现，应用于图像矢量化处理的软件也多种多样，这里采用MATLAB在读入图片后将用户选择的区域进行矢量化，主要用到MATLAB中的读取图片函数、霍夫变换函数、区域选择函数、曲线拟合函数等。1.3程序流程图在使用MATLAB进行图像矢量化过程中调用了多种库函数实现对图像的处理，对图像进行hough变换和曲线拟合编写了算法进行实现,具体程序流程如下页图1.1所示。【精品文档】流程图1.1矢量化图像程序流程演示图【精品文档】2图像矢量化算法概述2.1霍夫变换产生矢量图2.1.1霍夫变换原理Hough变换是一种使用表决原理的参数估计技术。其原理是利用图像空间和Hough参数空间的点－线对偶性，把图像空间中的检测问题转换到参数空间。通过在参数空间里进行简单的累加统计，然后在Hough参数空间寻找累加器峰值的方法检测直线。Hough变换的实质是将图像空间内具有一定关系的像元进行聚类，寻找能把这些像元用某一解析形式联系起来的参数空间累积对应点。在参数空间不超过二维的情况下，这种变换有着理想的效果。对于广义的hough变换作者是这样理解的：一个对象通常有一组特征向量空间f=[...f_i,..]来描述。比如说直线就可以用[k,b](f)这组向量空间来描述。如果我们确定向量空间的范围和步长。我们就定义了hough变换的一个关键要素：功能累加器。在检测当中我们会捕捉到对应于某组对象的映射,比如说直线hough变化，在图像上的某一个点就是对应于一组直线的映射，也可以说是该点可能在这组直线上。捕捉到这个映射之后，这组对象在相应的功能累加器上就累加1（比如说一组直线对应于累加器上相应的若干(k,b)格点，在图像上捕捉到这组直线可能所在的某一点映射后，累加器相应的格点要累加1）。最后我们要