形态学图像处理 课设报告

东北大学秦皇岛分校

计算机与通信工程学院

综合课程设计

设计题目形态学图像处理的Matlab设计与实现

专业名称

班级学号

学生姓名

指导教师

设计时间

课程设计任务书

专业：学号：学生姓名（签名）：

设计题目：形态学图像处理的Matlab设计与实现

一、设计实验条件

计算机，数字信号处理实验室

二、设计任务及要求

1.了解数字图像处理中关键问题；

2.熟悉形态学处理的产生背景及意义；

3.熟悉形态学处理的几种常用方法；

4.掌握开操作和闭操作算法的流程；

5.用Matlab软件设计并实现数字图像的形态学处理。

三、设计报告的内容

1.设计题目与设计任务（设计任务书）

2.前言（绪论）(设计的目的、意义等)

3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）

4.结束语（设计的收获、体会等）

5.参考资料

四、设计时间与安排

1、设计时间：2周

2、设计时间安排：

熟悉实验设备、收集资料：4天

设计图纸、实验、计算、程序编写调试：2天

编写课程设计报告：7天

答辩：1天

目录

绪论 (3)

1.形态学简介 (4)

2.开操作和闭操作 (4)

2.1腐蚀与膨胀 (4)

2.1.1腐蚀 (4)

2.1.2膨胀 (5)

2.1.3膨胀、腐蚀的性质 (6)

2.2开操作与闭操作 (7)

2.2.1开操作 (7)

2.2.2闭操作 (8)

3.形态学处理的几种常用方法 (9)

3.1边界提取 (10)

3.2区域填充 (11)

3.3连通分量的提取 (12)

3.4凸壳 (13)

3.5细化 (15)

3.6粗化 (16)

3.7骨架 (17)

3.8裁剪 (18)

4．数字图像的形态学处理的Matlab设计并实现 (20)

4.1形态学图像平滑 (20)

4.2形态学图像梯度 (21)

4.3 Top-hat变换 (22)

4.4纹理分割 (22)

5.结束语 (22)

6.参考文献 (23)

绪论

数字图像处理(Digital Image Processing)将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理，起源于20世纪20年代，目前已广泛地应用于科学研究、工农业生产、生物医学工程、航空航天、军事、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等，已成为一门引人注目、前景远大的新型学科，发挥着越来越大的作用。数字图像处理作为一门学科形成于20世纪60年代初期，早期的图像处理的目的是改善图像的质量，以人为对象，以改善人的视觉效果为目的，首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室(JPL) [1]，并对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，由计算机成功地绘制出月球表面地图，随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行了更为复杂的图像处理，以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。数字图像处理取得的另一个巨大成就是在医学上获得的成果，1972年英国EMI公司工程师Housfield发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置即CT(Computer Tomograph)。[2]随着图像处理技术的深入发展，从70年代中期开始，随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理向更高、更深层次发展。很多国家，特别是发达国家投入更多的人力、物力到这项研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的视觉计算理论。图像理解虽然在理论方法研究上已取得不小的进展，但它本身是一个比较难的研究领域，存在不少困难，因人类本身对自己的视觉过程还了解甚少，因此计算机视觉是一个有待人们进一步探索的新领域。

数字图像处理，就是利用计算机对数字图像进行去除噪声、增强、复原、分割、特征提取等理论、方法和技术，将原始资料清晰化，改善图像的质量，使人的肉眼可以看清这些图像，从而得以保存和研究的目的。由于图像处理是利用计算机硬件和软件实现的，因此也被称为计算机图像处理。

数字图象处理一般有两种基本的方法[3]：一种是在图像的空间域中处理，即在图像空间中对图像本身直接进行各种处理优化，达到改善图像质量的目的：另一种是把空间图像进行某些转化，从空间域转到频率域，再在频率域中进行各种

处理，然后变回到图像的空间 域，形成处理后的图像，达到改善图像质量的目的。

1.形态学简介

[]4形态学 (morphology)一词通常代表生物学的一个分支。

它是研究动物和植物的形态和结构的学科。我们在这里使用同一词语代表数学形态学的内容，将数学形态学(mathematical morphology)作为工具从图像中提取对于表达和描述区域形状和描绘区域形态有用的图像分量，比如边界、骨架以及凸壳等。我们对用于预处理或后处理的形态学技术同样感兴趣，比如形态学过滤、细化、和修剪等。 数学形态学（Mathematical morphology ） 是一门建立在格论和拓扑学基础之上的图像分析学科，是数学形态学图像处理的基本理论。其基本的运算包括：二值腐蚀和膨胀、二值开闭运算、骨架抽取、极限腐蚀、击中击不中变换、形态学梯度、Top-hat 变换、颗粒分析、流域变换、灰值腐蚀和膨胀、灰值开闭运算、灰值形态学梯度等。

2.开操作和闭操作

2.1腐蚀与膨胀

2.1.1腐蚀

A 用

B 来腐蚀写作 ，定义为：

该式指出B 对A 的腐蚀是一个用x 平移的B 包含在A 中的所有的点x 的集合。因为B 必须包含在A 中这一陈述等价与B 不与背景共享任何公共元素，所以可以将腐蚀表达式等价为如下等式：{|()}

c x A B x B A Θ==∅

图2.1 腐蚀

图2.1显示了腐蚀的一个例子[4]。A 和B 的元素显示为阴影，背景显示为白色。

B A Θ{}A B x B A x ⊆=Θ)(|