彩色图像特征信息提取设计.doc

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成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）　　　　（彩色图像特征信息提取设计）

成都电子机械高等专科学校成教院

毕业设计（论文）

论文题目：

彩色图像特征信息提取设计

教学点：

指导老师：

熊建国职称：

讲师

学生姓名：

学号:

10124224043

专业：

应用电子技术

成都电子机械高等专科学校成教院制

年月日

成都电子机械高等专科学校成教院

毕业设计（论文）任务书

题目：

彩色图像特征信息提取设计

任务与要求：

具体过程分为原图像的预处理、图像信息分析、图像特征提取，

然后用MATLAB实现具体的过程，最后获得需要的颜色特征、纹理特征、

轮廓特征等

时间：

年月日至 年月日共周

教学点：

重庆科创职业学院

学生姓名：

学号：

10124224043

专业：

应用电子技术

指导单位或教研室：

指导教师：

熊建国 职称：

讲师

成都电子机械高等专科学校成教院制

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成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）　　　　（彩色图像特征信息提取设计）

毕业设计（论文）进度计划表

日期

工作内容

执行情况

指导教师

签字

2011.11.4-2011.11.18

查找资料，选题

良好

熊建国

2011.11.18-2011.12.20

完成论文的初稿

良好

熊建国

2011.12.21-2012.1.20

完成论文二稿的写作

良好

熊建国

2012.1.21-2012.2.10

完成论文的终稿及格式修改

良好

熊建国

2012.2.11-2012.2.25

定稿，打印论文，做好答辩的准备

良好

熊建国

2011.3月

论文答辩

良好

熊建国

教师对进度计划

实施情况总评

　　　　　　　　　　　　　　　　　签名

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年月日

本表作评定学生平时成绩的依据之一。

摘要

以普通的彩色图像为例，介绍了对彩色图像特征提取的原理。

其具体过程分为原图像的预处理、图像信息分析、图像的特征提取，然后用MATLAB实现具体的过程，最后获得需要的颜色特征、纹理特征、轮廓特征等。

对一般的彩色图像，通过图像的预处理和图像分析，可以提取到图像的部分特征,如颜色、形状、纹理特征等，对图像检索和彩色图像处理技术有很大的帮助。

测试结果表明，本设计充分利用MATLAB中已有的函数库，使整个程序设计简单易行。

可以有效的掌握彩色图像特征信息提取的方法和知识点。

关键词：

彩色图像图像预处理特征提取

目录

第一章引言………………………………………………………………………………1

第一节选题背景……………………………………………………………………1

第二节程序简介……………………………………………………………………1

第三节课程流程………………………………………………………………………2

第二章图像的预处理………………………………………………………………………3

第一节直方图修正……………………………………………………………………3

第二节图像的平滑与锐化……………………………………………………………3

第三节图像类型转换…………………………………………………………………4

第三章图像的分析…………………………………………………………………………5

第一节像素值统计……………………………………………………………………5

第二节区域属性………………………………………………………………………5

第四章特征信息提取………………………………………………………………………6

第一节彩色图像特征信息提取………………………………………………………6

第二节彩色图像的轮廓提取…………………………………………………………6

第三节图像分割………………………………………………………………………7

第四节纹理特征提取…………………………………………………………………7

第五节傅里叶特征……………………………………………………………………8

第六节颜色特征提取…………………………………………………………………8

第五章讨论和结果分析…………………………………………………………………11

结束语………………………………………………………………………………………12

谢辞……………………………………………………………………………………13

参考文献……………………………………………………………………………………14

第一章引言

近年来，数字图像的数量正在飞速增长，对日益庞大的图像库进行有效的管理尤为重要。

基于内容的图像检索CBIR（ContentBasedImageRetrieval），如颜色特征、纹理特征等进行索引的方法成为当前多媒体检索研究的热点之一。

第一节选题背景

计算机视觉技术在现代生活中已获得了广泛的应用，高效的图像处理算法是计算机视觉技术能否获得成功应用的关键，近年来，随着计算机视觉研究的不断进步、多媒体技术和虚拟现实技术的不断完善、彩色成像设备的不断改进，彩色图像的应用越来越广泛，然而，图像处理研究仍然集中在灰度图像上。

对灰度图像的技术通常不能用到彩色图像，因为彩色图像更复杂，对计算机的计算速度与存储容量更高。

彩色图像处理己经成为当前图像处理领域重要的研究课题。

图像的特征有颜色、形状、纹理等。

颜色是物体表面的属性，因此对于图像分割和目标识别等的研究都具有非常重要的意义。

颜色在计算机视觉中应用也在不断进步;另一方面，纹理是物体表面结构的模式，可以认为是颜色（灰度）在空间以一定的变化形式而产生的图案（模式），是图像的一种区域性质。

第二节程序简介

MATLAB是一门编程语言，其语法规则与一般的结构化编程语言（如C语言等）大同小异，而且它不需要定义变量和数组，使用更加方便。

具有一般的语言基础就可以很快掌握。

其次MATLAB有代码短小高效的特点，由于MATLAB已经将数学问题的具体算法编成了现成的函数，我们只要熟悉算法的特点、使用场合、函数的调用格式和参数意义等，通过调用函数就可以很快地解决问题。

该软件有六十多个工具箱，可以直接调用，节省时间和精力。

工具箱实际上是对MATLAB进行扩展应用的一系列MATLAB函数（称为M文件），它可用来求解各类学科的问题，包括信号处理、图象处理、控制系统辨识、神经网络等。

随着MATLAB版本的不断升级，其所含的工具箱的功能也越来越丰富。

随着MATLAB版本的不断升级，其所含的工具箱的功能也越来越丰富，因此，应用范围也越来越广泛，成为涉及数值分析的各类工程师不可不用的工具。

其次，它有强大的图形表达功能，不仅可以绘制一般的二维、三维图像，如线图、条形图、饼图、散点图、直方图与误差条图等，还可以绘制工程特性较强的特殊图形，如玫瑰花图、极坐标图、二维、三维等值线图、三维表面图、假彩色图、二维、三维流线图、三维彩色流锥图、流沙图、流带图、流管图、卷曲图与切片图等，此外还可以生成快照图和进行动画制作，对于图像的处理有很重要的作用。

所以这次研究我们以MATLAB作为实现原理过程的程序。

第三节课题流程

本课题主要的环节为彩色图像的分析和特征提取，流程图如下：

原始图像 → 图像预处理 → 图像分析 → 特征提取

原始图像：

由各种路径获得且能被MATLAB支持的各种格式的图像数据，如BMP格式、GIF格式、TIF格式、JPEG格式的图像等。

图像的预处理：

直方图修正，灰度变化，图像的平滑与锐化，图像类型转换。

图像分析：

像素值统计，直方图提取，区域属性等。

特征提取：

彩色图像的轮廓特征，颜色值特征，纹理特征等。

本文以MATLAB工具箱中一张普通的彩色图像‘flowers.tif’为例，利用MATLAB编程实现彩色图像的特征提取。

第二章图像的预处理

第一节直方图修正

直方图修正的应用非常广泛。

例如：

在医学上，为了改善X射线机操人员的工作条件，可以采用低强度的X射线曝光，但是这样获得的X光片灰度级集中在暗区，许多图像细节无法看清，判断困难，通过修正使灰度级分布在人眼合适的亮度区域，就可以使X光片中的细节，如筋骨、关节等清晰可见。

另外还有一些非可见光成像的工业无损检测（如射线成像、红外成像等），军事图像通常有直方图均衡化和直方图规定化两大类。

下面介绍其中一种方法—直方图均衡化。

直方图均衡化也称为直方图均匀化，是一种常用的灰度增强算法，是将原图的直方图经过函数修正为均匀直方图，然后按均衡化的直方图修正原图像。

具体方法是：

给出原始图像的所有灰度级Sk,k=0,1,…,L-1。

统计原始图像各灰度级的像素nk。

用式p=（Sk）=nk/n 计算原始图像的直方图。

计算原始图像的累计直方图。

取整计算：

Tk=Int[（N-1）tk+k/N]

确定映射关系Sk→tk。

统计新直方图各灰度级的像素nk。

计算新的直方图：

pk=nk/n

第二节图像的平滑与锐化

图像的平滑－低通滤波:

一般说来，图像的边缘和噪声都应对于傅里叶变换中的高频部分，所以能让低频信赖畅通无阻而同时滤波掉高频分量的低通滤波器能够平滑图像，去除噪声。

这里应该指出，傅里叶变换的主要能量都集中在频谱中心的，合理的选择截止频率对保留图像的能量是至关重要的，以一副256×256的图像为例，如果D0=5，那么理想低通滤波器将保存图像98%的能量。

随着D0的增大，图像的能量将迅速流失，如果D0=22，那么98%的能量将会通过该滤波器流失。

另外，理想低通滤波后的图像将会出现一种“振铃”特性，造成图像不同程度的模糊，D0越小，模糊程度越明显。

造成这种模糊的原因在于理想低通滤波器的传递函数H（u，v）在D0处由1变为0，该H（u，v）经过傅里叶反变换后在空域中将表现为同心圆的形式。

图像的锐化－高通滤波：

由于图像中灰度发生骤变的部分与其频谱的高频分量相对应，所以应采用高频滤波器衰减或抑制低频分量，使高频分量畅通并能够对图像进行锐化由于经过高通滤波处理后的图像丢失了许多低频信息，所以图像的平滑区基本会消失。

为此，需要采用高频加强滤波来弥补。

高频加强滤波就是在设计滤波传递函数时，在原有的设计结处理。

果上添加一个大于0，