图像预处理流程.pdf

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1、.-图像预处理流程：原始图像输入图像增强图像灰度化图像滤波图像二值化图像表盘定位图 2.2 图像预处理流程图2.2系统功能的实现方法系统功能的实现主要依靠图像处理技术， 按照上面的流程一一实现，每一局部的具体步骤如下：1 原始图像：由数码相机或其它扫描装置拍摄到的图像；2 预 处 理：对采集到的图像进展灰度化、图像增强，滤波、二值化等处理以克制图像干扰；-可修编-.-3 字轮定位：用图像剪切的方法获取仪表字轮；4 字符分割：利用字符轮廓凹凸检测定位分割方法得到单个的字符；5 字符识别：利用模板匹配的方法与数据库中的字符进展匹配从而确认出字符，得到最后的仪表示数。2.3.1MATLAB 简介MA

2、TLAB 是美国 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 两大局部。MATLAB 是矩阵实验室 Matrix Laboratory 的简称，和 Mathematica 、Maple 并称为三大数学软件。 它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB 可以进展矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创立用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB 的根本数据单位是

3、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 MATLAB 来解算问题要比用C，FORTRAN 等语言完一样的事情简捷得多，并且mathwork 也吸收了像 Maple 等软件的优点 ,使MATLAB 成为一个强大的数学软件。 在新的版本中也参加了对C，FORTRAN ，C+ ，JAVA 的支持。可以直接调用 ,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数库中方便自己以后调用， 此外许多的 MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进展下载就可以用。2.3.2MATLAB 的优势和特点1、MATLAB 的优势(1)友好的工作平台和编程环境MATLAB

4、由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB 的函数和文件， 其中许多工具采用的是图形用户界面。 包括 MATLAB 桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空-可修编-.-间、文件的浏览器。随着MATLAB 的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB 的用户界面也越来越精致， 更加接近 Windows 的标准界面， 人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB 提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比拟完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进展出错原因分析。(2

5、)简单易用的程序语言MATLAB 是一种高级的矩阵 /阵列语言，它包含控制语句、函数、数据构造、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序M 文件后再一起运行。新版本的 MATLAB 语言是基于最为流行的C语言根底上的，因此语法特征与 C语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、 可拓展性极强， 这也是 MATLAB 能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。(3)强大的科学计算机数据处理能力MATLAB 是一个包含大量计算算法的

6、集合。 其拥有 600 多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C 和 C+ 。在计算要求一样的情况下， 使用 MATLAB 的编程工作量会大大减少。 MATLAB的这些函数集包括从最简单最根本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数

7、学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。(4)出色的图形处理功能图形处理功能 MATLAB 自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进展标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的 MATLAB 对整个图形处理功能作了很大的改-可修编-.-良和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能 例如图形的光照处理、 色度处理以及四维数据的表现等 ， MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化

8、要求，例如图形对话等，MATLAB 也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。另外新版本的 MATLAB 还着重在图形用户界面 GUI的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。(5)应用广泛的模块集合工具箱MATLAB 对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。一般来说，它们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。目前，MATLAB 已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、

9、控制系统设计、LMI 控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP 与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱 Toolbox 家族中有了自己的一席之地。(6)实用的程序接口和发布平台新版本的 MATLAB 可以利用 MATLAB 编译器和 C/C+数学库和图形库，将自己的 MATLAB 程序自动转换为独立于MATLAB 运行的 C 和 C+代码。允许用户编写可以和 MATLAB 进展交互的 C 或 C+语言程序。另外， MATLAB网页效劳程序还容许在Web 应用中使用自己的 MATLAB 数学和图形程序。MATL

10、AB 的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。 工具箱是 MATLAB 函数的子程序库， 每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。(7)应用软件开发包括用户界面在开发环境中，使用户更方便地控制多个文件和图形窗口；在编程方面支持了函数嵌套，有条件中断等；在图形化方面，有了更强大的图形标注和处理功能，包括对性对起连接注释等；在输入输出方面，可以直接向Excel 和 HDF5 进展连接。-可修编-.-2、MATLAB 的特点(1)此高级语言可用于技术计算；(2)此开发环境可对代码

11、、文件和数据进展管理；(3)交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题；(4)数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等；(5)二维和三维图形函数可用于可视化数据；(6)各种工具可用于构建自定义的图形用户界面；(7)各种函数可将基于MATLAB 的算法与外部应用程序和语言如C、C+、Fortran 、Java、以及 Microsoft Excel 集成。2.3.3MATLAB 图像处理MATLAB 一开场时是一种专门用于矩阵数值计算的软件，从这一点上也可以看出，它在矩阵运算上有自己独特的特点。实际上 MATLAB 中的绝大多数的运算都是通过矩阵这一形式进展的。 这一

12、特点也就决定了 MATLAB 在处理数字图像上的独特优势。理论上讲，图像是一种二维的连续函数，然而在计算机上对图像进展数字处理的时候，首先必须对其在空间和亮度上进展数字化，这就是图像的采样和量化的过程。二维图像进展均匀采样，就可以得到一幅离散化成 M N 样本的数字图像， 该数字图像是一个整数阵列，因而用矩阵来描述该数字图像是最直观最简便的了。而 MATLAB 的长处就是处理矩阵运算，因此用 MATLAB 处理数字图像非常的方便。MATLAB 支持五种图像类型，即索引图像、灰度图像、二值图像、RGB 图像和多帧图像阵列；支持 BMP、GIF、HDF、JPEG、PCX、PNG、TIFF、XWD、

13、CUR、ICO 等图像文件格式的读，写和显示。MATLAB 对图像的处理功能主要集中在它的图像处理工具箱Image Processing Toolbox中。图像处理工具箱是由一系列支持图像处理操作的函数组成， 可以进展诸如几何操作、 线性滤波和滤波器设计、图像变换、 图像分析与图像增强、 二值图像操作以及形态学处理等图像处理操作。下面进展简单说明：(1)图像的读写与显示MATLAB 中利用函数 imread 来实现图像文件的读取操作。 其主要格式有以下几种类型：-可修编-.-A=imread(filename.fmt)X,map=iimreadfilename.fmt=imread(filen

14、ame)=imrad(URL,)MATLAB 中利用函数 imwrite 来实现图像文件的写入操作，与 imread 函数的作用相对，其主要调用格式有以下几种：imwrite(A,filename.fmt)iimwrite(X,map,filename.fmt)imwrite(,filename)imwrite(,Param1,Val1,Param2,Val2)在 MATLAB 中用于显示图像的方式有两种， 一种是使用 MATLAB 图像浏览器(Image Viewer)，通过调用 imview 函数来实现。另一种是使用 MATLAB 的通用图形图像视窗，通过调用 imshow 函数来实现。(

15、2)图像的代数操作代数运算是指对两幅输入图像进展点对点的加、 减、乘和除计算而得到输出图像的运算。对于相加和相乘的情形，可能不止有两幅图像参加运算。图像相加的一个重要应用是对同一场景的多幅图像求平均值。 这点被经常用来有效地降低加性additive随机噪声的影响(3)图像的空间域变换操作简单的说， 图像的空间域变换操作就是为了到达某种视觉效果，变换输入图像的像素位置， 通过把输入图像的像素为止映射到一个新的位置已到达改变原图像显示效果的母的。其实也就是变换图像的坐标系统。图像的空间域变换操作包括以下几个方面：图像差值(Interpolation)图像缩放(Resizing)图像旋转(Rotat

16、ion)图像剪切(Cropping)一般变换操作(Affine,Projective,Box,Custom,etc)(4)图像变换-可修编-.-在 MATLAB 图像处理工具箱中，提供了几种常用的图像变换函数，它们是傅里叶变换(Fourier Transform)、 离散余弦变换(Discrete Cosine Transform)和 Radon 变换(Radon Transform)。(5)图像增强图像增强是一个相对的概念， 增强效果的好坏，除与算法本身的优劣有一定的关系外，还与图像的数据特征有直接关系，因此增强方法只能有选择地使用。图像增强一般包括点处理、空间域滤波、频域滤波、彩色增强、代

17、数运算等。(6)图像分割图像分割方法按其主要特征分为三组： 第一组是有关图像或图像局部的全局知识global knowledge ， 这种知识一般有图像特征的直方图来表达.第二组是基于边缘edge-based的分割，而第三组是基于区域region-based的分割完整的数字图像处理过程可分为如下几个方面：1、图像信息的获取；2、图像信息的存储；3、图像信息的传送；4、图像信息处理；5、图像信息的输出和显示。图像信息处理就是我们平时所说的数字图像处理(Digital Image Processing)，有时也称之为计算机图像处理(puter Image Processing)。 数字图像处理概括

18、的说主要包括如下几项容：几何处理(Geometrical Processing)；算数处理(Arithmetic Processing)；图像增强(Image Enhancement)；图像复原(Image Restoration)；图像重建(Image Reconstruction)；图像编码(Image Encoding)；图像识别(Image Recognition)；图像理解(Image Understanding)。1、几何处理几何处理主要包括坐标变换，图像的放大、缩小、旋转、移动，多个图像配-可修编-.-准，全景畸变校正，扭曲校正，周长、面积、体积校正等等。2、算数处理主要对图像进

19、展+、-、*、/等运算，虽然该处理是主要针对像素点的处理，但非常有用。3、图像增强主要是突出图像中感兴趣的信息， 从而是有用的信息得到加强，便于区分和解释。主要方法有直方图增强、伪彩色增强法、灰度窗口等技术。4、图像复原其主要目的是去除干扰和模糊， 恢复图像的本来面目。去噪声和去模糊是图像复原处理的主要任务。图像噪声包括随机噪声和相干噪声。图像模糊来自镜头散焦、相对运动、大气湍流、云层遮挡等。5、图像重建几何处理、图像增强、图像复原都是从图像到图像的处理，即输入的原始数据是图像，处理后的结果也是图像，而重建处理那么是从数据到图像的处理，该处理的典型应用是 CT 技术，由于它和本文的关系不大，这

20、里不再赘述。6、图像编码图像编码研究属于信息论源编码畴， 其主要目的是研究数据压缩技术，以解决数据量大的矛盾。这里亦不细述。7、图像识别图像识别是有关数字图像的又一研究领域。图像识别应用模式识别的方法，大致有四种：统计模式识别法；句法构造模式识别法；模糊模式识别法；智能模式识别法。8、图像理解图像理解是由模式识别开展起来的方法，该处理输入的是图像，输出是一种描述。图像理解有时也叫景物理解。在这一领域还有相当多的问题需要进展深入研究。9、图像形态学处理图像形态学处理是数学形态学的延伸， 是一门独立的研究学科。利用图像形态学处理技术，可以实现图像的腐蚀、细化和分割等效果。3.23.2图像预处理算法图像预处理算法-可修编-