图像分割算法的研究与实现-毕业论文

学号2006112020312编号2010120312研究类型应用研究分类号TP391.41HUBEINORMALUNIVERSITY学士学位论文（设计）Bachelor’sThesis论文题目图像分割算法研究与实现作者姓名指导教师所在院系物理与电子科学学院专业名称电子信息科学与技术完成时间2010年5月15日I湖北师范学院学士学位论文（设计）诚信承诺书中文题目：图像分割算法研究与实现外文题目：ResearchandImplementationofImageSegmentationAlgorithms学生姓名学号院系专业物理与电子科学学院电子信息科学与技术班级学生承诺我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况。如有违规行为，我愿承担一切责任，接受学校的处理。学生（签名）：2010年5月15日指导教师承诺我承诺在指导学生毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，经过本人核查，该生毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为该生本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的现象。指导教师（签名）：2010年5月15日II目录摘要:.............................................................................................................11．前言............................................................................................................32．图像分割概念............................................................................................32.1图像分割定义.....................................................................................32.2图像分割方法综述.............................................................................52.3阈值法.................................................................................................52.4基于边缘检测的分割方法................................................................92.5基于区域的分割方法.......................................................................123．图像分割方法详述..................................................................................133.1图像分割方法...................................................................................133.2图像分割方法实现..........................................................................134．实验结果及分析......................................................................................154.1实验结果..........................................................................................154.2实验结果分析..................................................................................195．小结..........................................................................................................215.1本文主要工作总结..........................................................................215.2结论及展望......................................................................................216．致谢..........................................................................................................237．附录..........................................................................................................25湖北师范学院学士学位论文（设计）评审表图像分割算法研究与实现韩焱（湖北师范学院物理与电子科学学院，湖北黄石435002）摘要:图像分割是图像处理与计算机视觉的基本问题之一,是图像处理图像分析的关键步骤。因为图像分割及其基于分割的目标表达、特征提取和参数测量等将原始图像转化为更抽象更紧凑的形式，使得更高层的图像分析和理解成为可能。因此，图像分割多年来一直得到人们的高度重视.本文首先将现有的多种类型图像分割方法归结为3类典型的方法,并分析各自的特性;然后提出图象分割方案，并利用MATLAB软件编写程序，展示实验现象，最后对所做工作进行总结。关键词:图像分割阈值法边缘检测微分算子局部阈值中图分类号:TP391.41RESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFIMAGESEGMENTATIONALGORITHMSHanYan(CollegeofPhysicsandElectronicScience,HubeiNormalUniversity,Huangshi435002,China)Abstract:Imagesegmentationisoneofbasicproblemsinimagepro-cessingandcomputervision,andisakeystepinimageprocessingandimageanalysis.Becauseoriginalimagecanbetranslatedintomoreabstractandmorecompactformatbyimagesegmentationandtargetexpression,featherextraction,parametersurvey,andsoonwhicharebaseonsegmentation,thismakesmorehighimagesanalysisandimageunderstandingpossible.Therefore,theimagesegmen-tationformanyyearsishighlyvalued.Atfirst,imagesegmentationmethodsareclassifiedintothreetypicaltypes,andtheircharacteris-ticsareanalyzed.Secondly,theschemeofimagesegmentationareintroduced.Atlast，thereisasummationtothewholework，writtingprogramwithMATLAB,andshowthephenomenon.Keywords:ImageSegmentation,Threshold,EdgeDetection,Differentialoperator,Localthreshold图像分割算法研究与实现1．前言在图像的研究和应用过程中，人们往往仅对各幅图像中的某些部分感兴趣.这些部分常称为目标或前景，它们一般对应图像中特定的具有独特性质的区域.为了辨别和分析目标，需要将这些区域分离提取出来，在此基础上才有可能对目标进一步利用.图像分割就是将图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣的目标的技术和过程.在进行图像分割时，首先要根据目标和背景的先验知识来对图像中的目标、背景进行标记、定位，然后将等待识别的目标从背景中分离出来.图像分割是由图像处理进到图像分析的关键步骤，也是一种基本的计算机视觉技术.这是因为图像的分割、目标的分离、特征的提取和参数的测量将原始的图像转化为更抽象更紧凑的形式，使得更高层的分析和理解成为可能.因此，图像分割多年来一直得到人们的高度重视[1]。图象分割在实际中已得到广泛的应用，例如在工业自动化，在线产品检验，生产过程控制，文档图象处理，遥感和生物医学图象分析，保安监视，以及军事，体育，农业工程等方面。概括来说，在各种图象应中，只要需对图象目标进行提取，测量等都离不开图象分割。近年来，图象分割在对图象的编码中也起到越来越重要的作用，例如国际标准MPEG一4中模型基/目标基编码等都需要基于分割的结果。可见，图象分割在图象工程中有重要的地位和影响。本文主要从图像分割定义、图像分割的方法等几个方面来阐述关于图像分割的几个问题。2．图像分割概念2.1图像分割定义文字定义：把图象（空间）按一定要求分成一些“有意义”区域的处理技术。“有意义”—希望这些区域能分别和图象景物中各目标物(或背景)相对应。正式“集合”定义：令集合R代表整个图象区域，对R的分割可看作将R分成若干个满足如下五个条件的非空的子集（子区域）：（1）RRUin1i（分割所得全部子区域的总和（并集）应能包括图象中所有象素或将图象中每个象素都划分进一个子区中）（2）对所有的i和j,有Ri∩Rj=ø(i≠j);（各子区互不重叠）（3）对i=1，2，3……，N，有P（Ri）=TRUE；（属于同一子区象素应具有的某些共同特性）（4）对i≠j，有P(Ri∪Rj)=FALSE；（属于不同子区象素应具有某些不同特性）（5）对i=1，2，……，N，Ri是连通区域（同一子区内象素应当是连通的）[2].条件1指出对一幅图象的分割结果的全部子区域的总和(并集)就是原图象，或者说分割应该是将图象中的每个象素都分进某个子区域中。条件2指出在分割结果中各个子区域是互不重叠的，或者说在分割结果中一个象素不能同时属于两个区域。条件3指出在分割结果中每个子区域都有独特的特性，或者说属于同一个区域中的象素应该具有某些相同的特性。条件4指出在分割结果中，不同的子区域具有不同的特性，没有公共元素，或者说属于不同区域的象素应该具有一些不同的特性。条件5要求分割结果中同一个子区域内的象素应当是相通的，即同一个子区域内的任意两个象素在该子区域内是互相连通，或者说分割得到的区域是一个连通组元。上面的定义，不仅对明确的说明了分割的含义，而且对进行分割也有相当的指导作用。因为分割总是根据一些分割准则进行的。条件1和条件2说明正确的分割准则应可适用于所有区域和所有象素，条件3和条件4说明合理的分割准则应该能够帮助确定各区域象素有代表性的特性，而条件5说明完整的分割准则应直接或间接地对区域内象