基于数学形态学的信息识别研究及Matlab实现
基于数学形态学的多车道线检测及MATLAB仿真
Ｚ ａ ｇＬ ｐ ｎ ， ａ ｇ Ｊｎ ｉｇ ， ａ ｎ ｘａ ｈ ｎ ｉｉｇ Ｈｕ ｎ ｉ ｙｎ Ｐ ｎ Ｈｏ ｇ ｉ
（．ｃｏ ｌ ｆ ｎｏｍ ｔ ｎａ ｄＣ ｍ ｎｃｔ ｎＥ ｇｎ ｅ ｎ ， ｏｔ ｎｖｒ ｔ ｏ ｈｎ ， ａ ｕｎ０ ０ ５ ，ｈｎ ； １ ｈ ｏ ｏ ｆ ａｉ ｎ ｏ ｍｕ ｉａｉ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎ ｒ Ｕ ｉ ｓ ｙ ｆ ｉａ Ｔ ｉ ａ ３ ０ Ｃ ｉａ Ｓ Ｉ ｒ ｏ ｏ ｉ ｈ ｅ ｉ Ｃ ｙ １
Ｔｈ ｕｔ ｌｎ ｎ ｓＤｅｅ ｔ ｎＢａ ｅ ｎＭ ａ ｈ ｍａｉａ ｏ ｐ ｏｏ ｙａ ｄ Ｍ－ Ｔ ｅＭ ｌ －ａ ｅＬｉｅ ｔｃ ｏ ｓ ｄｏ ｔ ｅ ｔ ｌ ｉ ｉ ｃ Ｍ ｒ ｈ ｌｇ ｎ Ａ ＬＡＢ Ｓｍｕ ａｉｎ ｉ ｌ ｔ ｏ
ｌ ２ ２
须检 测 到道路 上 的车道 标线 ，方 能进行 横 向偏离 和 纵 向间距 的计 算 。常用 的方法 包 括边缘 检测 与哈 夫 变换 、 色 图像 分 割 、 彩 区域生 长 、 板 匹 配或 神 经 网 模 络等 方法 。
２ 数学形态学的基本运算
数学 形态 学具 有完 备 的数学 基础 ，在应用 时能
ｄ ｔｃｉｎ ｓ ｏ ｌ ｏ ｅ ｉｎ ｒｄ ｉ ｎ ｅ ｅ ｄ ｎ ｅ ｎ ｖｇ ｔ ｎ ｈ ｅ ｔｕ ｅ ｔｅ ｔ ａ ｒ ｈ ｌｇ ｏ ｄ ｔｃ ｅｅ ｔ ｈ ｕｄ ｎ ｔｂ ｇ ｏ ｅ ｎ ｉｄ ｐ ｎ ｅ ｃ ａ ｉａｉ ．Ｔ ｅ ｔｘ ｓｓ Ｍａｈ ｍａｉ ｌＭｏｐ ｏｏ ｙ ｔ ｅｅ ｔ ｏ ｏ ｃ
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matlab识别曲线
matlab识别曲线Matlab是一种功能强大的数学软件，它提供了许多用于曲线识别和分析的工具和函数。
下面我将从多个角度回答你关于Matlab识别曲线的问题。
1. 图像处理方法：Matlab提供了一系列图像处理函数，可以用于曲线识别。
例如，可以使用边缘检测算法（如Canny边缘检测）来检测曲线的边缘，并使用霍夫变换来提取曲线的参数。
此外，还可以使用形态学操作（如膨胀和腐蚀）来改善曲线的识别结果。
2. 数学建模方法：如果你知道曲线的数学模型，可以使用Matlab的符号计算工具箱来进行曲线的识别。
通过将数学模型转化为符号表达式，可以使用方程求解和符号计算函数来获得曲线的参数和特征。
3. 数据拟合方法：如果你有一组离散的数据点，可以使用Matlab的数据拟合函数来拟合曲线。
Matlab提供了多种拟合方法，包括最小二乘法、多项式拟合、样条插值等。
通过选择合适的拟合方法和调整参数，可以获得与数据点最匹配的曲线。
4. 图像识别方法：如果你有一幅包含曲线的图像，可以使用Matlab的图像识别工具箱来进行曲线识别。
该工具箱提供了各种图像识别算法，如特征提取、模式匹配和机器学习等。
通过训练分类器或使用预训练的深度学习模型，可以实现对曲线的自动识别和分类。
5. 信号处理方法：如果你的曲线是一个信号，可以使用Matlab的信号处理函数来进行曲线识别。
例如，可以使用傅里叶变换或小波变换来提取信号中的频率特征，从而实现曲线的识别和分析。
总结起来，Matlab提供了丰富的工具和函数，可以从多个角度进行曲线识别。
你可以根据具体情况选择合适的方法，或者结合多种方法进行综合分析。
希望这些信息对你有所帮助。
matlab数字图像处理实验报告
《数字图像处理实验报告》实验一图像的增强一.实验目的1.熟悉图像在MATLAB下的读写、输出；2.熟悉直方图；3.熟悉图像的线性指数等；4.熟悉图像的算术运算和几何变换。
二.实验仪器计算机、MATLAB软件三.实验原理图像增强是指根据特定的需要突出图像中的重要信息，同时减弱或去除不需要的信息。
从不同的途径获取的图像，通过进行适当的增强处理，可以将原本模糊不清甚至根本无法分辨的原始图像处理成清晰的富含大量有用信息的可使用图像。
其基本原理是：对一幅图像的灰度直方图，经过一定的变换之后，使其成为均匀或基本均匀的，即使得分布在每一个灰度等级上的像素个数．f=H等或基本相等。
此方法是典刑的图像空间域技术处理，但是由于灰度直方图只是近似的概率密度函数，因此，当用离散的灰度等级做变换时，很难得到完全平坦均匀的结果。
频率域增强技术频率域增强是首先将图像从空间与变换到频域，然后进行各种各样的处理，再将所得到的结果进行反变换，从而达到图像处理的目的。
常用的变换方法有傅里叶变换、DCT变换、沃尔什-哈达玛变换、小波变换等。
假定原图像为f(x，y)，经傅立叶变换为F(u，v)。
频率域增强就是选择合适的滤波器H(u,v)对F(u,v)的频谱成分进行处理，然后经逆傅立叶变换得到增强的图像。
四.实验内容及步骤1.图像在MATLAB下的读写、输出；实验过程：>> I = imread('F:\image\');figure;imshow(I);title('Original Image');text(size(I,2),size(I,1)+15, ...'', ...'FontSize',7,'HorizontalAlignment','right');Warning: Image is too big to fit on screen; displaying at 25% > In imuitools\private\initSize at 86In imshow at 1962.给定函数的累积直方图。
基于matlab实现螺纹的识别程序设计
基于matlab实现螺纹的识别程序设计螺纹是一种常见的螺旋形状，广泛应用于机械工程领域。
识别螺纹的形状和参数对于机械加工和装配非常重要。
本文将基于MATLAB 实现螺纹的识别程序设计，通过图像处理和模式识别技术，实现对螺纹的自动识别和参数提取。
我们需要获取螺纹的图像。
可以使用摄像头拍摄螺纹图像，或者通过扫描仪将螺纹的纸质图纸数字化。
获取到图像后，我们可以将其导入MATLAB进行后续处理。
图像处理是螺纹识别的关键步骤之一。
首先，我们可以对图像进行预处理，包括去噪、灰度化和二值化等操作。
去噪可以使用滤波器或者数学形态学方法来实现，以消除图像中的噪声。
灰度化将彩色图像转化为灰度图像，简化后续处理步骤。
二值化将灰度图像转化为二值图像，便于进行形状分析和特征提取。
接下来，我们可以使用形状分析方法来提取螺纹的特征。
常见的方法包括边缘检测、连通域分析和曲线拟合等。
边缘检测可以通过Canny边缘检测算法或者Sobel算子等方法来实现，提取出图像中的边缘信息。
连通域分析可以将图像中的连通域分成不同的区域，从而识别出螺纹的形状。
曲线拟合可以用于对螺纹轮廓进行拟合，从而提取出螺纹的参数，如螺距、螺纹角等。
在螺纹识别中，模式识别是另一个重要的步骤。
模式识别可以通过特征提取和分类器训练来实现。
特征提取可以将螺纹的形状和参数转化为数值或者向量表示，以便于机器学习算法进行处理。
常见的特征提取方法包括形状描述符、灰度共生矩阵和小波变换等。
分类器训练可以使用支持向量机、神经网络或者决策树等机器学习算法，将提取的特征与已知螺纹样本进行比较，从而实现螺纹的识别和分类。
我们可以将螺纹的识别结果进行输出和展示。
可以将识别结果以文本形式输出，包括螺纹的形状特征和参数信息。
此外，还可以将识别结果可视化展示，如绘制螺纹的轮廓图或者三维重建图。
基于MATLAB实现螺纹的识别程序设计涉及到图像处理和模式识别技术。
通过图像处理，我们可以对螺纹图像进行预处理和特征提取；通过模式识别，我们可以将提取的特征与已知螺纹样本进行比较，实现螺纹的自动识别。
基于MATLAB的医学影像处理算法研究与实现
基于MATLAB的医学影像处理算法研究与实现一、引言医学影像处理是医学领域中非常重要的一个分支，它通过对医学影像数据的获取、处理和分析，帮助医生做出准确的诊断和治疗方案。
MATLAB作为一种功能强大的科学计算软件，在医学影像处理领域有着广泛的应用。
本文将探讨基于MATLAB的医学影像处理算法研究与实现。
二、医学影像处理概述医学影像处理是指利用计算机技术对医学图像进行数字化处理和分析的过程。
常见的医学影像包括X射线片、CT扫描、MRI等。
医学影像处理可以帮助医生更清晰地观察患者的内部结构，发现病变部位，提高诊断准确性。
三、MATLAB在医学影像处理中的优势MATLAB作为一种专业的科学计算软件，具有丰富的图像处理工具箱和强大的编程能力，适合用于医学影像处理。
其优势主要体现在以下几个方面： - 提供丰富的图像处理函数和工具箱，如imread、imshow、imfilter等，方便快捷地对医学图像进行处理。
- 支持自定义算法的开发，可以根据具体需求设计和实现各种医学影像处理算法。
- 集成了大量数学计算和统计分析工具，可用于对医学影像数据进行深入分析和挖掘。
四、常见的医学影像处理算法1. 图像去噪图像去噪是医学影像处理中常见的预处理步骤，旨在消除图像中的噪声干扰，提高图像质量。
MATLAB提供了多种去噪算法，如中值滤波、均值滤波、小波去噪等。
2. 图像分割图像分割是将图像划分为若干个具有相似特征的区域或对象的过程，常用于检测病变区域或器官轮廓。
MATLAB中常用的图像分割算法有阈值分割、区域生长、边缘检测等。
3. 特征提取特征提取是从图像中提取出具有代表性信息的特征，用于描述和区分不同目标或结构。
MATLAB提供了各种特征提取方法，如灰度共生矩阵、Gabor滤波器、形态学特征等。
4. 图像配准图像配准是将不同时间或不同模态下获取的图像进行对齐和配准，以便进行定量比较和分析。
MATLAB中常用的配准算法有基于特征点的配准、基于互信息的配准等。
形态学图像处理
工业检测
在工业生产中，形态学图像处 理可用于表面缺陷检测、零件 分类和识别等方面，提高生产 效率和产品质量。
计算机视觉
在计算机视觉领域，形态学图 像处理可用于目标跟踪、人脸 识别、手势识别等任务，提高 视觉系统的准确性和稳定性。
形态学图像处理的基本原理
01
结构元素
形态学图像处理的基本操作单元是结构元素，它可以是任意形状和大小
医学影像分析中的形态学图像处理
总结词
形态学图像处理在医学影像分析中具有重要 作用，能够提高医学影像的解读精度和辅助 诊断的准确性。
详细描述
形态学图像处理技术能够处理和分析医学影 像，如X光片、CT和MRI等。通过去除噪声、 增强对比度、分割病灶区域等操作，形态学 图像处理能够帮助医生更准确地解读医学影 像，提高诊断的准确性和可靠性。同时，形 态学图像处理还可以用于辅助手术导航和放 射治疗计划制定等领域。
详细描述
边界提取通过识别图像中像素的边缘，提取出物体的边界。区域填充则是将图像中某个特定区域内的 像素标记为同一值，常用于填充孔洞或填补缺失部分。这些操作在图像分割、特征提取和对象识别等 领域具有重要应用价值。
03
形态学图像处理的实践应用
噪声去除
噪声去除
形态学图像处理中的噪声去除技术，通过膨胀和腐 蚀等操作，能够有效地去除图像中的噪声点，提高 图像的清晰度和质量。
和算法，方便用户进行各种图像处理任务。
02
形态学图像处理的算法与技术
腐蚀算法
总结词
腐蚀算法是一种基本的形态学操作，用于消除图像中的小对象、在纤细点分离 对象或者收缩对象的边界。
详细描述
腐蚀算法通过将像素与其邻域进行比较，将小于邻域的像素去除，从而实现图 像的收缩。它通常用于消除噪声、断开连接的对象或减小图像中的区域。
数学形态学运算的实际应用
数学形态学运算的实际应用
数学形态学是一种图像处理技术，可以在数字图像上实现各种形态学运算，如膨胀、腐蚀、开运算、闭运算、击中、击不中等。
这些运算可以应用于许多领域，以下是数学形态学运算的一些实际应用：
1.图像分割：可以通过膨胀、腐蚀操作实现图像分割，将图像中的前景和背景分离开来。
2.物体检测：可以利用击中、击不中操作实现物体检测，即在图像中找到特定的形状或颜色。
3.边缘检测：可以通过膨胀、腐蚀操作实现边缘检测，通过比较原图像和形态学处理后的图像，可以得到图像的边缘信息。
4.形态学重构：形态学重构是一种能够从形态学运算结果中提取有用信息的技术，常用于图像分割、边缘检测、形状提取等。
5.模式识别：可以利用形态学运算进行模式识别，即通过比较不同形态学处理后图像的差异，来实现对不同模式的识别和分类。
总之，数学形态学运算可以广泛应用于图像处理、计算机视觉、医学影像等领域，具有很强的实用性和应用前景。
基于MATLAB的手写体数字识别算法的实现与分析毕业论文
基于MATLAB的手写体数字识别算法的实现与分析摘要手写体数字识别是利用计算机自动辨认手写体阿拉伯数字的一种技术，是光学字符识别技术的一个分支。
手写体数字识别在邮政编码、财务报表、银行票据、各种凭证以及调查表格的识别等等方面有着重要应用，由于数字识别经常涉及财会、金融领域，其严格性更是不言而喻的。
所以，对识别系统的可靠性和识别率要求很高，构成了手写体数字识别面临的主要困难，大批量数据处理对系统速度又有相当高的要求。
本文基于MNIST数据集，通过Matlab平台，对决策树算法、SVM算法和人工神经网络（ANN）算法进行实现，并对分类算法的准确率进行评估。
实验结果表明，人工神经网络（ANN）的准确率最高，为99.69%，SVM算法次之，准确率为94.53%，决策树算法的准确率为83.53%。
三种分类算法中，决策树算法的速度最快，SVM算法的速度最慢。
另外，针对每一种分类算法在MNIST数据集上的实验结果，本文还得出以下结论：第一，MNIST数据集的归一化与否对决策树的分类效果几乎没有影响；对SVM的分类效果影响较大，未归一化时的准确率为11.35%，归一化之后的准确率为94.53%；对人工神经网络的分类效果影响较小，未归一化时的准确率为82.11%，归一化之后的准确率为99.69%。
这说明三种分类算法对数据的不平衡分布的敏感程度各不相同。
第二，对于SVM分类算法，当训练数据集的样本容量小于60000（MNIST训练数据集的最大样本容量）时，该算法对测试数据集分类预测的准确率随样本容量的增大而增大。
第三，针对人工神经网络，数据类标签的表示形式对分类预测的准确率的影响较大。
使用10位数据表示类标签是的准确率为99.69%，远远高于使用1位数据表示类标签时的准确率60.24%。
关键词：手写体数字识别；决策树算法；SVM算法；人工神经网络算法ABSTRACTHandwritten numeral recognition is a technique that uses computer to recognize handwritten Arabic numerals automatically and is a branch of optical character recognition technology. Handwritten numeral recognition has important applications in postal codes, financial statements, bank notes, various kinds of vouchers and the identification of survey forms. Since digital identification often involves accounting and finance, its strictness is self-evident. The demand for identification system of the reliability and recognition rate is very high, constituting a handwritten digital identification facing major difficulties, high-volume data processing on the system speed and a very high demand.In this paper, we use Matlab to implement decision tree algorithm, SVM algorithm and artificial neural network (ANN) algorithm based on MNIST dataset, and the accuracy of classification algorithms is calculated by using the real data tag. Experimental results show that the artificial neural network (ANN) the highest accuracy rate for 99.69%, SVM algorithm, followed by 94.53 percent accuracy rate, decision tree algorithm accuracy is 83.53%. In terms of speed, decision tree algorithm is the fastest, SVM algorithm is the slowest. In addition, for each classification algorithm we also concluded that:Firstly, whether or not the MNIST dataset is normalized has no effect in the classification tree; While it has a great impact on SVM classification. When it is not normalized the accuracy is 11.35%, and after normalized the accuracy is 94.53% ; The artificial neural network classification is less affected, and when it is not normalized the accuracy is 82.11% while after normalized the accuracy is 99.69%. This shows the sensitivity of the three classification algorithms to unbalanced distribution of data.Secondly, for the SVM classification algorithm, when the sample size is less than 60,000(maximum size of MNIST test data set), the accuracy increases with the increasing of sample size.Thirdly, for the artificial neural network, the impact of class label representation is large on the classification accuracy. When using 10 bits to represent class labels, the accuracy is 99.69%, far higher than the accuracy of 60.24% when using 1 bit to represent data labels.KEY WORDS: Handwritten numeral recognition; Decision tree algorithm; SVM algorithm; Artificial neural network algorithm目录ABSTRACT (II)1. 引言 (1)1.1 手写数字识别 (1)2. 分类算法 (1)2.1 决策树算法 (2)2.1.1 ID3算法 (2)2.1.2 C4.5算法 (3)2.1.3 CART算法 (3)2.1.4 SLIQ算法 (3)2.1.5 SPRINT算法 (3)2.1.6 经典决策树算法的比较 (4)2.2 支持向量机 (4)2.3 人工神经网络 (6)2.3.1人工神经网络的原理 (6)2.3.2反向传播网络（BP） (6)2.3.3 Hopfield网络 (8)3 实验过程与结果分析 (10)3.1 实验环境 (10)3.2实验数据集 (10)3.3数据预处理 (10)3.4决策树分类实验 (11)3.4.1实验过程 (11)3.4.2实验结果 (12)3.5 SVM分类实验 (13)3.5.1实验过程 (13)3.5.2实验结果 (14)3.6人工神经网络分类实验 (14)3.6.1实验过程 (14)3.6.2实验结果 (15)4 结论 (19)4.1 三种分类算法的比较 (19)4.2 决策树算法的分析 (19)4.3 SVM算法分析 (19)4.4 神经网络算法分析 (20)参考文献 (21)1.引言1.1手写数字识别手写数字识别是模式识别领域的一个重要分支，它研究的核心问题是：如何利用计算机自动识别人手写在纸张上的阿拉伯数字。
《基于MATLAB的人脸识别算法的研究》范文
《基于MATLAB的人脸识别算法的研究》篇一一、引言人脸识别技术是近年来计算机视觉领域研究的热点之一，其应用范围广泛，包括安全监控、身份认证、人机交互等。
MATLAB作为一种强大的数学计算软件，为研究人员提供了丰富的工具和函数，使得人脸识别算法的研究和实现变得更加便捷。
本文将介绍基于MATLAB的人脸识别算法的研究，包括算法原理、实现方法、实验结果及分析等方面。
二、人脸识别算法原理人脸识别算法主要基于计算机视觉和模式识别技术，通过对人脸特征进行提取和匹配，实现身份识别。
常见的人脸识别算法包括特征提取、特征匹配等步骤。
其中，特征提取是关键步骤，需要从人脸图像中提取出有效的特征，如纹理、形状、颜色等。
特征匹配则是将提取出的特征与人脸库中的特征进行比对，找出最匹配的人脸。
三、基于MATLAB的人脸识别算法实现1. 预处理在人脸识别算法的实现中，首先需要对人脸图像进行预处理，包括灰度化、归一化、降噪等操作。
这些操作可以有效地提高图像的质量，为后续的特征提取和匹配提供更好的基础。
2. 特征提取特征提取是人脸识别算法的核心步骤之一。
在MATLAB中，可以使用各种算法进行特征提取，如主成分分析（PCA）、局部二值模式（LBP）、方向梯度直方图（HOG）等。
本文采用PCA 算法进行特征提取，通过降维的方式将高维的人脸图像数据转化为低维的特征向量。
3. 特征匹配特征匹配是将提取出的特征与人脸库中的特征进行比对的过程。
在MATLAB中，可以使用各种相似度度量方法进行特征匹配，如欧氏距离、余弦相似度等。
本文采用欧氏距离作为相似度度量方法，通过计算特征向量之间的欧氏距离来找出最匹配的人脸。
四、实验结果及分析为了验证基于MATLAB的人脸识别算法的有效性，我们进行了多组实验。
实验数据集包括ORL人脸库、Yale人脸库等。
在实验中，我们使用了不同的特征提取和匹配方法，对算法的性能进行了评估。
实验结果表明，基于PCA算法的特征提取方法和欧氏距离相似度度量方法在人脸识别中具有较好的性能。
使用MATLAB进行模型辨识和验证
使用MATLAB进行模型辨识和验证概述模型辨识和验证是现代工程和科学领域中的关键技术之一。
通过建立数学模型，我们可以更好地理解和预测现象背后的规律。
然而，构建一个准确可靠的数学模型并非易事。
在这篇文章中，我们将介绍使用MATLAB进行模型辨识和验证的基本方法和技巧。
模型辨识在进行模型辨识之前，我们需要明确一个问题的背景和目标。
模型辨识的目标通常可以分为参数辨识和结构辨识两个方面。
参数辨识是指通过观测数据来确定模型参数的值，而结构辨识则是确定模型的形式和结构。
在MATLAB中，有多种方法可以用于参数辨识。
最常见的方法之一是最小二乘法（Least Squares）。
该方法通过最小化观测值和模型预测值之间的差异来确定模型参数的值。
另外，还有一些更高级的方法，如极大似然估计和贝叶斯统计等。
这些方法可以根据应用场景的不同选择使用。
对于结构辨识，MATLAB提供了一些有用的函数和工具箱。
例如，System Identification Toolbox可以帮助我们根据观测数据自动选择最适合的模型结构。
此外，MATLAB中还有一些用于模型选择和模型比较的函数，如Akaike信息准则（AIC）和贝叶斯信息准则（BIC）等。
模型验证在完成模型辨识之后，我们需要对模型进行验证以检验其准确性和可靠性。
模型验证的主要目标是使用观测数据对模型进行测试，并评估其性能和精度。
在MATLAB中，我们可以使用各种模型验证方法。
最常见的方法之一是模型拟合度分析。
该方法通过计算模型预测值和观测值之间的差异来评估模型的拟合度。
我们可以使用各种统计指标，如均方根误差（RMSE）和决定系数（R2）等来度量拟合度。
除了模型拟合度分析，MATLAB还提供了一些其他的模型验证方法。
例如，交叉验证可以帮助我们评估模型的泛化性能，以及模型的鲁棒性分析可以帮助我们评估模型对观测噪声和参数误差的敏感程度。
应用案例为了帮助读者更好地理解和应用MATLAB进行模型辨识和验证的方法，下面我们将介绍一个简单的应用案例。
基于数学形态学和MATLAB的车道线边缘检测方法
１３ 图像 预 处 理 ．
采集 图像 时由于各种原因必须进 行滤波消 除图像 中随机 噪声 。基 本要 求是在消去噪声的 同时不使 图像轮廓 或线条变 得模糊 。常用 的平 滑方法有 中值 法 、 部求 平均法 和 ｋ近邻 局 平均 法等等。综合研究 比较 ， 中采用 中值 法滤波处理 ， 文 它在
简单性 ， 世界各 国都 在积 极研 究开发 汽车 辅助 驾驶 系统 。智
能车辆视觉辅助系统 中 ， 道路 图像 中的车 道线边 缘检测 是 对 很重要的 。当前存在许多边缘检测 的方法 ， 例如 Ｒ ｂｒ算 子 、 ｏｅｔ
度 图像 ， ４为图 ２的增强图像 。 图
Ｓｂｌ ｏｅ 算子等 ， 但是这些 算子 大都是 基 于邻域 平均 的方 法 ， 经
Ａｂ ｔ ｃ ：Ｔｏ ｃ ｐ ｔ ｈ ｒ ｂｅ ｏ ｈ ｅ ｌ ｅ ｅ ｇ ｅ ｅ ｔ ｎ，ａ ｍｅｈ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏｎｔｅ ｍａｈ ｍａｉａ ｒ ｈ ｌｇ ｓｒ ｔ ａ ｏ ｅ ｗｉ ｔｅ ｐ ｏ ｌｍ ｆｔｅ ｌ ｉ ｄ ｅ ｄ ｔｃｉ ｈ ａｎ ｎ ｏ ｔ ｏ ａ ｅ ｈ ｔ ｅ ｔ ｌ ｃ ｍｏ ｐ ｏｏ ｙ ｉ ｓ
中 图分 类 号 ： Ｐ １ Ｔ ３９ 文献标志码 ： Ｂ
Ｅｄ ｅ ｄ ｔｃ ｉ ｎ ｍ ｅｈｏ ｆｌ ｎｅ ｌ ｓｂａ ｅ ｎ ｍ ａ ｈｅ ａ ｉａ ｇ ｅ ｅ ｔｏ ｔ ｄ ｏ ａ ｉ ｓ ｄ ｏ ｔ ｍ ｔｃ ｌ ｎｅ
ｍ ｏ ｐｈ ｌ ｇ ｎｄ Ｍ ＡＴＬＡＢ ｒ ｏｏ ｙ ａ
边缘检测 准确率。
图 ３ 灰度 图像
图 ４ 灰 度增强 图像
基于Matlab的浮选图像形态学参数识别研究
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １
在 矿物 加 工生 产 过程 中， 视觉 信息 有 着 箱 支 持 ， 使 得 它 在 许 多科 学 领 域 中成 为 计 长 、 形状系数、 倾 角以 及 整 幅 图 片 内的 泡 沫 非 常 重 要 的 作用 。 根 据 浮选 泡 沫 颜 色 、 大 小 算 机 辅 助 设 计 和 分 析 、 算 法 研 究 和 应 用 开 总数 。 ２ － ３ ］ 。 ＭＡ ＴＬ ＡＢ 等 特 征 估 计 浮选 精 矿 品位 ， 并可依 此 调 节浮 发 的 基 本 工 具 和 首 选 平 台［ （ １ ） 面积 ： 泡 沫在 水平面 投影 的面 积 】 。 选工艺流程， 使 其达 到 最佳 状 态 。 但 人 眼只 具 有 其 他 高 级 语 言 难 以 比 拟 的 优 点 ， 如 编 （ ２ ） 直 径 ： 与 投 影 面 积 相 同 的 圆 的直
（ ４ ） 短轴长 ｌ ： 用 椭 圆拟 合投 影 区域 所 。 该 文 重 点 对 浮 选 图 像 的 边 缘 提 取 算 得 的短 轴 长 】 （ ５ ） 形 状 系数 ， ． ： 对应 于 投影 区域 的短 、 （ ６ ） 倾 角 ｅ： 长 轴与 水平 面 所成 的 夹 角。
（ ７ ） 泡沫总数 Ⅳ ： 实 际 圈 定 的 泡沫 数 量
选矿指 标的数学模 型， 可 实 现 选 矿 指 标 的 Ｍ Ａ ＴＬ ＡＢ实 现 了对 浮选 泡 沫 边 缘 的 准 确 快 速预 报 。
ＭＡＴＬＡＢ是 当今 最 优 秀 的科 技 应 用 分 割 以及 形 态 学 参 数 的提 取 。
软 件 之 一 …， 它 以 强 大 的 科 学 计 算 与 可 视 １泡沫图像 的形态 学参数 化 功能、 简 单 易用 、 开放 式 可 扩展 环 境 ， 特 形 态 学 参 数 主 要 针 对 泡 沫 图像 而 言，
形态学 提取矩阵 matlab
形态学提取矩阵matlab全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：形态学提取矩阵是一种用于图像处理和分割的技术，它基于形态学操作，通过对图像中的像素进行膨胀和腐蚀等操作，来识别和提取出感兴趣的目标区域。
在Matlab中，可以使用imdilate和imerode 等函数来实现这些操作。
我们来看看形态学提取矩阵的基本概念。
在图像处理中，形态学操作是一种对图像进行局部处理的方法，主要用于图像的增强、特征提取、图像分割和目标检测等。
形态学提取矩阵是一种数学工具，它可以通过对图像进行膨胀和腐蚀操作，来提取出图像中的目标区域。
膨胀操作可以将目标区域进行扩展，而腐蚀操作则可以将目标区域进行收缩。
在Matlab中，可以使用imdilate函数来实现膨胀操作，其语法格式为：out = imdilate(image,se);image是输入图像，se是结构元素，可以是一个矩阵或者一个预定义的形状，out是输出图像。
对于腐蚀操作，可以使用imerode函数，其语法格式为：out = imerode(image,se);下面我们来看一个具体的例子，如何使用Matlab来实现形态学提取矩阵。
假设我们有一张二值化的图像image，我们想要提取出其中的目标区域，可以按照以下步骤来操作。
定义一个结构元素se，例如一个3*3的矩阵，然后使用imdilate函数对图像进行膨胀操作，再使用imerode函数进行腐蚀操作，最后可以通过一些后续处理来进一步提取目标区域。
```matlab% 读入图像image = imread('example.jpg');% 二值化image_bw = im2bw(image);% 定义结构元素se = strel('disk', 5);% 膨胀操作image_dilate = imdilate(image_bw, se);% 腐蚀操作image_erode = imerode(image_dilate, se);% 显示结果subplot(1, 3, 1);imshow(image_bw);title('原图像');subplot(1, 3, 2);imshow(image_dilate);title('膨胀操作');subplot(1, 3, 3);imshow(image_erode);title('腐蚀操作');```通过以上的代码，我们可以在Matlab中实现形态学提取矩阵的功能，将原图像中的目标区域提取出来。
MATLAB中的模式识别与模式识别技术指南
MATLAB中的模式识别与模式识别技术指南在现代科技的快速发展中，人工智能和机器学习技术的兴起引领了模式识别技术的飞速发展。
而MATLAB作为一种功能强大的数值计算与科学绘图软件，其自带的模式识别工具箱使得我们能够更加高效地进行模式识别和数据分析。
本文将深入探讨MATLAB中的模式识别技术及其应用。
一、模式识别的概念和分类模式识别是一种通过计算机算法与模型，识别出已知或未知的数据模式并进行分类或预测的过程。
它广泛应用于自然语言处理、图像处理、生物信息学、金融市场等众多领域。
根据数据的特点和问题的不同，模式识别可以被分为监督学习和无监督学习两大类。
1. 监督学习监督学习是一种通过使用带有已知答案的训练数据进行模型训练，再利用该模型对新数据进行分类或预测的方法。
在MATLAB中，我们可以使用分类器工具箱中的函数来进行监督学习，例如支持向量机（SVM）和神经网络（Neural Network）等。
这些函数提供了丰富的参数设置和算法选项，使得我们能够灵活地应用不同的监督学习算法。
2. 无监督学习与监督学习不同，无监督学习通过对未标记数据的分析和挖掘，自动地发现其中的模式和结构。
MATLAB中的聚类算法工具箱提供了一系列常用的聚类算法，如K均值聚类和DBSCAN等。
这些算法可以帮助我们对数据进行分类和分组，发现潜在的有意义的模式。
二、MATLAB中的模式识别工具箱MATLAB中的模式识别工具箱是一个专门用于模式识别和机器学习的功能强大的工具包。
它包含了各种常用的分类、回归、聚类和特征提取等算法和函数，可以帮助我们快速地开展模式识别任务。
1. 分类算法分类算法是模式识别中最常用的技术之一。
MATLAB中提供了多种分类算法，如支持向量机、朴素贝叶斯和K最近邻等。
这些算法在处理不同类型的数据和问题时具有不同的优势和适用性。
我们可以通过调用相应的函数来进行分类模型的训练和测试，以达到精确的分类和预测效果。
2. 回归算法回归算法用于预测数值型的输出变量。
霍夫直线检测matlab
霍夫直线检测matlab霍夫直线检测——matlab实现一、霍夫直线检测是什么？霍夫直线检测又称“霍夫变换”，是一种运用数学形态学的技术，用于对图像中的线条进行检测的一种算法。
它是一种非常有用的图像处理算法，常被用于机器视觉、机器人导航、边界检测以及机器学习等领域。
二、matlab中的霍夫直线检测1、利用matlab中的函数实现霍夫直线检测matlab中有专用于实现霍夫直线检测的函数，名为houghlines。
其格式为：[H,theta,rho] = houghlines(BW,theta,rho,peaks) 其中BW是要检测的二值图像，theta是取值范围0~pi，rho是取值范围0~Inf，peaks是一个由高累计峰值的行列对组成的矩阵，可以通过houghpeaks函数进行计算得到。
调用houghlines函数时可以将上述几个参数传递给函数，函数会返回一个H矩阵，它是hough 变换投影的累积值的矩阵，用来定位图像中的直线，theta和rho是检测出来的直线的所有参数。
2、用HCircles函数实现霍夫圆检测matlab中还有一个用于实现霍夫圆检测的函数，名为houghcircles。
其格式为：[centers, radii] = houghcircles( BW, mindist,edgesensitivity, suppressradius, suppresscenter, pixelspacing )其中，BW是要检测的二值图像，minDist是圆心之间的最小间距，edgeSensitivity是控制边缘检测强度，suppressRadius是控制圆半径的最小系数，suppressCenter是控制圆心的最小系数，pixelSpacing是控制圆检测的精度。
调用houghcircles函数传递上述参数，函数会返回识别出来的圆心和其半径的参数，从图像中检测出圆的信息。
精通Matlab数字图像处理与识别
1.2.1从图像处理到图像识别 1.2.2数字图像处理与识别的应用实例 1.2.3数字图像处理与识别的基本步骤
1.3.1邻接性、连通性、区域和边界 1.3.2距离度量的几种方法 1.3.3基本的图像操作
2.2 Matlab图像类 型及其存储方式
2.1 Matlab R2011a简介
2.3 Matlab的图像 转换
10.4.1灰度膨胀及其实现 10.4.2灰度腐蚀及其实现 10.4.3灰度开、闭运算及其实现 10.4.4顶帽变换（top-hat）及其实现
0 1
11.1图像 分割概述
0 2
11.2边缘 检测
0 3
11.3霍夫 变换
0 4
11.4阈值 分割
0 6
11.6基于 形态学分水 岭算法的图 像分割
0 5
4.7插值算法
4.8 Matlab综合案 例——人脸图像配准
4.2.1图像平移的变换公式 4.2.2图像平移的Matlab实现
4.3.1图像镜像的变换公式 4.3.2图像镜像的Matlab实现
4.4.1图像转置的变换公式 4.4.2图像转置的Matlab实现
4.5.1图像缩放的变换公式 4.5.2图像缩放的Matlab实现
12.2.1简单的区域描绘子及其Matlab实现 12.2.2直方图及其统计特征 12.2.3灰度共现矩阵
12.3.1维度灾难 12.3.2特征选择简介 12.3.3主成分分析 12.3.4快速PCA及其实现
12.4.1数据集简介 12.4.2生成样本矩阵 12.4.3主成分分析 12.4.4主成分脸可视化分析 12.4.5基于主分量的人脸重建
1
域滤波殊途同
归
6.2傅立叶变
2
如何使用Matlab进行模型辨识
如何使用Matlab进行模型辨识使用Matlab进行模型辨识1. 引言模型辨识是指通过观测数据来确定系统的模型结构和参数，以达到了解和预测系统行为的目的。
在科学研究和工程应用中，模型辨识发挥着重要的作用。
而Matlab作为一种常用的科学计算软件，具备强大的工具箱和简洁的编程语言，成为了模型辨识的首选工具之一。
本文将介绍如何使用Matlab进行模型辨识，包括数据预处理、模型建立、参数估计和模型验证等。
2. 数据预处理数据预处理是模型辨识的第一步，目的是将原始数据转化为适合进行模型建立和参数估计的形式。
在Matlab中，可以使用数据处理工具箱中的函数对数据进行平滑、滤波和采样等处理。
另外，还可以通过Matlab的统计工具箱对数据进行分析和变换，如求取均值、方差和相关系数等。
3. 模型建立模型建立是模型辨识的核心任务，其目的是确定系统的数学模型结构和变量关系。
在Matlab中，可以使用系统辨识工具箱中的函数进行模型建立。
常见的模型结构包括线性模型、非线性模型、时变模型和混合模型等，可以根据实际需求选择合适的模型。
此外，Matlab还提供了多种建模方法，如最小二乘法、极大似然法和贝叶斯估计等，可根据具体情况选择适合的方法进行参数估计。
4. 参数估计参数估计是根据观测数据来估计模型中的未知参数。
在Matlab中，可以使用系统辨识工具箱中的函数进行参数估计。
常见的参数估计方法有最小二乘法、极大似然法和最小二乘支持向量回归法等。
此外，Matlab还提供了多种参数估计算法，如递归最小二乘法、粒子群优化法和遗传算法等，可根据实际情况选择适合的算法进行参数估计。
5. 模型验证模型验证是对辨识得到的模型进行验证和评估。
在Matlab中，可以使用系统辨识工具箱中的函数进行模型验证。
常见的模型验证方法包括残差分析、模型拟合度评价和预测误差分析等。
通过对模型的验证和评估，可以判断模型的合理性和准确性，并对模型进行修正和改进。
matlab工具箱中关于数学形态学运算的函数
matlab工具箱中关于数学形态学运算的函数Matlab中的Image Processing Toolbox提供了丰富的数学形态学函数，用于处理图像和二值图像。
以下是一些常用的数学形态学函数：1.膨胀：-函数：`imdilate`-作用：对二值图像中的白色区域进行膨胀操作，增加区域的大小。
2.腐蚀：-函数：`imerode`-作用：对二值图像中的白色区域进行腐蚀操作，减小区域的大小。
3.开运算：-函数：`imopen`-作用：先腐蚀后膨胀，用于去除小对象并平滑物体边缘。
4.闭运算：-函数：`imclose`-作用：先膨胀后腐蚀，用于填充小孔并平滑物体边缘。
5.击中击不中变换：-函数：`bwhitmiss`-作用：应用击中和击不中的结构元素来寻找特定的图像模式。
6.骨架提取：-函数：`bwmorph`中的`skel`-作用：提取二值图像中的骨架。
7.断裂点连接：-函数：`bwmorph`中的`breakpoints`-作用：连接断裂的骨架。
8.区域填充：-函数：`imfill`-作用：填充图像中的孔洞，将连通区域标记为白色。
9.区域标记：-函数：`bwlabel`、`bwconncomp`-作用：标记二值图像中的连通区域，分配不同的标签。
10.区域属性分析：-函数：`regionprops`-作用：计算和分析图像中的区域属性，如面积、周长、中心位置等。
这些函数在图像处理中起着重要作用，帮助用户进行形态学操作，提取图像特征，进行对象分析等。
你可以通过Matlab的帮助文档详细了解每个函数的使用方法和参数。
【论文】基于MATLAB的手写体数字识别算法的实现与分析毕业论文
【关键字】论文基于MATLAB的手写体数字识别算法的实现与分析摘要手写体数字识别是利用计算机自动辨认手写体阿拉伯数字的一种技术，是光学字符识别技术的一个分支。
手写体数字识别在邮政编码、财务报表、银行票据、各种凭证以及调查表格的识别等等方面有着重要应用，由于数字识别经常涉及财会、金融领域，其严格性更是不言而喻的。
所以，对识别系统的可靠性和识别率要求很高，构成了手写体数字识别面临的主要困难，大批量数据处理对系统速度又有相当高的要求。
本文基于MNIST数据集，通过Matlab平台，对决策树算法、SVM算法和人工神经网络（ANN）算法进行实现，并对分类算法的准确率进行评估。
实验结果表明，人工神经网络（ANN）的准确率最高，为99.69%，SVM算法次之，准确率为94.53%，决策树算法的准确率为83.53%。
三种分类算法中，决策树算法的速度最快，SVM算法的速度最慢。
另外，针对每一种分类算法在MNIST数据集上的实验结果，本文还得出以下结论：第一，MNIST数据集的归一化与否对决策树的分类效果几乎没有影响；对SVM的分类效果影响较大，未归一化时的准确率为11.35%，归一化之后的准确率为94.53%；对人工神经网络的分类效果影响较小，未归一化时的准确率为82.11%，归一化之后的准确率为99.69%。
这说明三种分类算法对数据的不平衡分布的敏感程度各不相同。
第二，对于SVM分类算法，当训练数据集的样本容量小于60000（MNIST训练数据集的最大样本容量）时，该算法对尝试数据集分类预测的准确率随样本容量的增大而增大。
第三，针对人工神经网络，数据类标签的表示形式对分类预测的准确率的影响较大。
使用10位数据表示类标签是的准确率为99.69%，远远高于使用1位数据表示类标签时的准确率60.24%。
关键词：手写体数字识别；决策树算法；SVM算法；人工神经网络算法ABSTRACTHandwritten numeral recognition is a technique that uses computer to recognize handwritten Arabic numerals automatically and is a branch of optical character recognition technology. Handwritten numeral recognition has important applications in postal codes, financial statements, bank notes, various kinds of vouchers and the identification of survey forms. Since digital identification often involves accounting and finance, its strictness is self-evident. The demand for identification system of the reliability and recognition rate is very high, constituting a handwrittendigital identification facing major difficulties, high-volume data processing on the system speed and a very high demand.In this paper, we use Matlab to implement decision tree algorithm, SVM algorithm and artificial neural network (ANN) algorithm based on MNIST dataset, and the accuracy of classification algorithms is calculated by using the real data tag. Experimental results show that the artificial neural network (ANN) the highest accuracy rate for 99.69%, SVM algorithm, followed by 94.53 percent accuracy rate, decision tree algorithm accuracy is 83.53%. In terms of speed, decision tree algorithm is the fastest, SVM algorithm is the slowest. In addition, for each classification algorithm we also concluded that:Firstly, whether or not the MNIST dataset is normalized has no effect in the classification tree; While it has a great impact on SVM classification. When it is not normalized the accuracy is 11.35%, and after normalized the accuracy is 94.53% ; The artificial neural network classification is less affected, and when it is not normalized the accuracy is 82.11% while after normalized the accuracy is 99.69%. This shows the sensitivity of the three classification algorithms to unbalanced distribution of data.Secondly, for the SVM classification algorithm, when the sample size is less than 60,000(maximum size of MNIST test data set), the accuracy increases with the increasing of sample size.Thirdly, for the artificial neural network, the impact of class label representation is large on the classification accuracy. When using 10 bits to represent class labels, the accuracy is 99.69%, far higher than the accuracy of 60.24% when using 1 bit to represent data labels.KEY WORDS: Handwritten numeral recognition; Decision tree algorithm; SVM algorithm; Artificial neural network algorithm目录1. 引言 (1)1.1 手写数字识别 (1)2. 分类算法 (1)2.1 决策树算法 (2)2.1.1 ID3算法 (2)2.1.2 C4.5算法 (3)2.1.3 CART算法 (3)2.1.4 SLIQ算法 (3)2.1.5 SPRINT算法 (3)2.1.6 经典决策树算法的比较 (4)2.2 支持向量机 (4)2.3 人工神经网络 (6) (6) (6)2.3.3 Hopfield网络 (8)3 实验过程与结果分析 (10)3.1 实验环境 (10)3.2实验数据集 (10)3.3数据预处理 (10)3.4决策树分类实验 (11) (11) (12)3.5 SVM分类实验 (13) (13) (14)3.6人工神经网络分类实验 (14) (14) (15)4 结论 (19)4.1 三种分类算法的比较 (19)4.2 决策树算法的分析 (19)4.3 SVM算法分析 (19)4.4 神经网络算法分析 (20)参考文献 (21)1.引言1.1手写数字识别手写数字识别是模式识别领域的一个重要分支，它研究的核心问题是：如何利用计算机自动识别人手写在纸张上的阿拉伯数字。
《数字图像处理与机器视觉——基于MATLAB实现》读书笔记模板
习题
8.1彩色图像基础
8.1.1彩色的定义 8.1.2彩色的物理认识 8.1.3三原色 8.1.4计算机中的颜色表示
8.2彩色图像的表示
8.2.1 RGB模型 8.2.2 MATLAB实现 8.2.3 HSV彩色模型 8.2.4 HSI模型 8.2.5 Lab模型
8.3彩色图处理基础
8.3.1图像的伪彩色处理 8.3.2全彩色图像处理基础
3.5灰度直方图
3.5.1灰度直方图的绘制 3.5.2灰度直方图的使用
3.6图像的分类
3.6.1二值图像 3.6.2灰度图像 3.6.3彩色图像 3.6.4矢量图 3.6.5索引图像
4.1概述 4.2点运算
4.3代数运算 4.4逻辑运算
本章小结
4.5几何运算
习题
4.2点运算
4.2.1线性点运算 4.2.2非线性点运算
10.4车牌识别实例
10.4.1车牌图像数据特征分析（民用汽车） 10.4.2车牌号码识别系统设计 10.4.3读入图像 10.4.4图像预处理 10.4.5车牌定位 10.4.6车牌区域处理 10.4.7字符分割 10.4.8车牌识别 10.4.9字符分割函数
1
11.1引言
2
11.2低级文件 I/O操作
4.3代数运算
4.3.1加法运算 4.3.2减法运算 4.3.3乘法运算 4.3.4除法运算
4.5几何运算
4.5.1图像的平移 4.5.2图像的镜像 4.5.3图像的旋转 4.5.4图像的缩放 4.5.5灰度插值
5.2快速傅里叶变 换
5.1认识傅里叶变 换
5.3傅里叶变换的 性质
本章小结
习题
11.5 GUI工具深入
11.5.1 GUI中的M文件 11.5.2回调函数 11.5.3 GUI跨平台的兼容性设计 11.5.4触控按钮 11.5.5静态文本 11.5.6切换按钮 11.5.7滑动条 11.5.8单选按钮 11.5.9可编辑文本
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2011年9月15日第34卷第18期现代电子技术M odern Electro nics T echniqueSep.2011V ol.34N o.18基于数学形态学的信息识别研究及Matlab 实现王晓利(宝鸡文理学院电子电气工程系,陕西宝鸡 721007)摘 要:为了实现信息快速识别,采用基于数学形态学的模块匹配方法,具体先将典型的信息归一化,然后提取其过线特征、左右轮廓特征,将这些特征组成被分析对象的特征向量,对信息进行初步分类,然后利用模板匹配法对信息进一步细化分类,从而完成信息识别。
通过实验,利用M atlab 中Simulink 视频和图像处理模块集进行仿真,得出基于数学形态学的信息识别法定位准确度较高,研究对象阈值分割较好,且算法容易实现,对提高整个系统信息识别的实时性有实用意义。
关键词:数学形态学;信息识别;特征向量;阈值分割中图分类号:T N911.73-34 文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2011)18-0064-03Research and Matlab Implem entation of In form ation Id entification Based on Mathematical MorphologyW A NG Xiao -li(Dept.Electronic s &Elect.Eng n.,Baoji College Arts &Scie nce,Bao j i 721007,China)Abstract :T he module matching based on mathematical mo rphology was used to implement the info rmation faster identification.T he typical information normalization was performed,the line features or so o utline feature were extracted to constitute the characteristic vectors of analysis object,the infor mation was classified preliminarily.T hen the information was further classified by the image processing blockset to complete info rmation identification.T hrough an ex periment,using Simulink video and image processing blockset in M AT LA B to perform a simulation,a conclusio n is gained that po sitioning accuracy of the mathematical morpholog y -based information identification method is higher,the threshold segmentation quality of resear ch objects is good,the optimization alg orithm is easy to realize.It has practical significance for impr oving rea-l time perfo rmance of the system information identification.Keywords :mathematical mo rpho lo gy ;info rmation identif icat ion;featur e v ect or;threshold segmentatio n收稿日期:2011-04-17基金项目:宝鸡文理学院重点资助项目(ZK07114)数学形态学是一门建立在严格数学理论基础上的学科,是一种应用于图像处理和模式识别领域的新的方法,是研究数字图像形态结构特征与快速识别的理论。
形态学的基本思想通过对目标影像的形态变换来实现结构分析和特征提取,它的基础是作用于物体形状的非线性算子的代数,这就使它同计算机视觉问题紧密地结合起来。
数学形态学的基本思想和方法对图像处理的理论和技术产生了重大影响,许多非常成功的理论模型和信息识别系统都采用了数学形态学算法作为其理论基础或组成部分。
1 基本原理1.1 信息识别基本原理信息识别属于图像处理范畴的高级阶段,其需要经过前期、中期处理后,再将所得的信息进一步加工处理得出智能化的判断。
图像处理的范畴划分如图1所示。
1.2 数学形态学用于识别统计的基本原理1.2.1 腐蚀运算形态学基本算子有腐蚀、膨胀、开、闭等,腐蚀是数学形态学最基本的运算。
图1 信息识别在图像处理中所处的位置示意图集合A 被集合B 腐蚀,记为A (B ,定义为:A (B ={x :B +x <A }(1)式中:A 表示输入图像;B 称为结构元素。
这种定义方式是从填充的角度来定义腐蚀运算,如果将B 看作为模板,那么,A (B 则是在平移模板的过程中所有可以填入A 内部的模板原点组成。
一般地,如果B 包含坐标原点0,那么A (B 将是A 的一个收缩,即A (B A A ,这就是称作/腐蚀0的原因:若B 不包含坐标原点,那么A (B 则可能不在A 的内部。
腐蚀除了可以用填充形式定义外,还有一种更重要的表达形式:A (B =H {A -b:b I B}=H b I B A [-b]=H b I BA -b(2)这种定义方式从集合运算的角度定义腐蚀,即腐蚀可以通过将A 平移-b(b I B ),并计算所有平移的交集得到,在计算时十分简便,速度较快。
从本质上讲,腐蚀是数学形态学在集合意义上定义的一个对结构元素的/减0运算,所有的形态学运算都基于这一基石之上。
正是从这一最基础的/革命性0定义出发,数学形态学建立起一套独立、完整的理论。
图2给出了二值图像的腐蚀结果,采用3@3方形结构元素。
可以看出,腐蚀图像中的文字变细了,图像有一种收缩的效果。
在较细的字母笔画中,那些无法填入结构元素的象素被删除,结果使字母出现了断裂。
图2 腐蚀结果1.2.2 膨胀运算与腐蚀对应的运算是膨胀,记为A ÝB,定义为:A ÝB ={x :(-B +x )H A X ª}(3)利用B 对A 膨胀,结果是使A 扩张,这就是/膨胀0名称的由来。
膨胀还可以通过将A 平移b(b I B ),并计算所有平移结果的并集得到,即:A ÝB =G {A +b:b I B }= G {a+b:a I A ,b I B}=G b I B A [b]=G b I BA b (4) 可以证明,膨胀满足交换律,所以膨胀还可以等效的表示成:A ÝB =G {B +a:a I A }=G a I A B [a]=G a I AB a(5)即将B 平移到A 的每个象素,平移过程中B 所覆盖的点的并集就是膨胀的结果。
这种表达形式在分析膨胀的性质时非常有用。
膨胀也可以利用腐蚀来表示,这两种运算是对偶的,即:A ÝB[A C((-B)](6)用(-B)对A C 进行腐蚀,腐蚀的结果再求补,便可以得到膨胀结果A ÝB 。
图3给出了二值图像膨胀的结果,采用3@3方形结构元素。
可以看出,膨胀图像中的字母变粗了,图像有了一定的扩张的效果。
1.2.3 开、闭运算开、闭运算是形态学的二次运算,图像A 对B 的开运算定义为:A #B =(A (B)ÝB(7)开运算还记为O(A ,B),Open (A ,B )和A B 。
图3 膨胀结果开运算的等价定义可以表示为:A #B =G {B +X :B +X <A }=G BXI AB X (8)即开运算可以通过计算所有可以填入图像内部的结构元素的并求得,这一定义非常形象,容易理解。
图4给出了这一定义的描述。
圆盘结构元素B 在矩形图像A 内平移,计算填入A 的所有B 的并,得到开运算的结果为一内角变圆的矩形(阴影部分)。
矩形的尖角转化为背景,说明开运算等价于一个低通滤波器。
图4 开运算示意图闭运算是开运算的对偶运算,图像A 对结构元素B 的闭运算记为A #B ,定义为:A #B =[A Ý(-B)]((-B )=H BXI AC (B X )C (9)闭运算还可以表示为C(A,B ),Close (A,B)和A B 。
图5为闭运算示意图,闭运算是先膨胀后腐蚀,也可以利用对偶性,即沿图像的外边缘填充或滚动结构元素,闭运算磨光了凸向图像内部的尖角,即对图像外部滤波。
闭运算具有填充物体内细小空洞,连接邻近物体和平滑边界的作用。
图5 闭运算示意图开、闭运算所处理的信息分别与图像的凸凹处相关,因此,它们都是单边算子。
开、闭运算可以用来去除65第18期王晓利:基于数学形态学的信息识别研究及M atlab 实现对主体图像的干扰信息。
2 基本实现方法2.1 利用程序指令识别图像以图像识别中的个数统计为例,可以采用函数bw -label 来实现。
函数bw label 可以标注二进制图像中已连接的部分,并将每个连通的部分标上相同的序号,常用语法为[L,num]=bw label(BW,n)。
常用的统计步骤如下:(1)利用函数bw label 计算出图像中所有的连通区域的数目,其中包括1~3个及3个以上的被识别对象;(2)计算每个连通区域的大小,根据大小判断其中包括的数目;(3)将上述各项可能的统计结果求和即为被识别对象的数目。
2.2 利用Simulink 视频和图像处理模块集识别图像用形态学方法分析计算Matlab 自带图像文件中有一个coins.png 文件,该图像是一幅灰度图,现在希望计算机能自行识别统计图像中所含硬币的数量。
在Sim ulink 中的操作思路是:先把灰度图转为二值图像,然后利用形态学开启运算对二值图进行处理,再用La -bel 模块对目标进行计数,模块连接示意图如图6所示。
图6 Simulink 视频和图像处理模块集仿真连接图具体操作步骤如下:(1)打开视频和图像处理模块集,新建Simulink 模型。
(2)在新建模型窗口中加入所需各个模块。
(3)双击所需各个模块,进行参数设置。
(4)按需求连接各个模块准备仿真。
3 仿真结果设置仿真器参数,即:设置Stop time 为0,T ype 设为Fix ed -step,Solver 设为Discrete (no continuous states)。