图像的腐蚀课程设计讲解

摘要

形态学运算只针对二值图像（二进制图像），并依据数学形态学（Mathermatical Morphogy）集合论方法发展起来的图像处理方法，起源于岩相对岩石结构的定量描述工作，在数字图像处理和机器视觉领域中得到了广泛的应用，形成了一种独特的数字图像分析方法和理论。数学形态学是图像处理和模式识领域的新方法，其基本思想是：用具有一定形态的结构元素去量度和提取图像中的对应形状，以达到图像分析和识别的目的。优势有以下几点：有效滤除噪声，保留图像中原有信息，算法易于用并行处理方法有效实现（包括硬件实现），基于数学形态学的边缘信息提取处理优于基于微分运算的边缘提取算法，提取的边缘比较平滑，提取的图像骨架也比较连续，断点少。

本论文详细介绍了针对二值图像的腐蚀过程，利用MATLAB实验平台进行仿真，可以对图像的腐蚀运算有更加真实形象的反映。

关键字：形态学运算；二值化；腐蚀；MATLAB；

目录

1课程设计要求 (1)

2课程设计目的 (2)

3相关知识 (3)

3.1 MATLAB简介 (3)

3.2 MATLAB在图像处理中的应用 (3)

3.3图像处理概念 (4)

3.4图像的腐蚀基本原理 (5)

4课程设计分析 (6)

4.1设计方案 (6)

4.1.1实验原理 (6)

4.1.2实验内容及步骤 (6)

4.2程序代码 (7)

4.2.1 彩色图像的二值化及其腐蚀 (7)

4.2.2灰度图像的腐蚀 (7)

5仿真结果 (8)

5.1彩色图像的腐蚀 (8)

5.2灰度图像的腐蚀 (10)

结论 (11)

参考文献 (12)

(1) 对数字图像处理这门课程所学知识进行巩固和扩充；

(2) 运用图像理论知识来完成图像的小波变换的设计；

(3) 学习使用软件MATLAB；

(4) 熟练掌握MATLAB仿真软件的使用方法，理解图像腐蚀的原理；

(5) 设计合理的程序，能实现图像的腐蚀，编程实现腐蚀；

(6) 增强学生对图像学科的学习兴趣，培养图像处理的仿真建模能力。

(1) 了解二值形态学的基本运算

(2 ) 掌握二值图像腐蚀的基本方法

(3) 掌握图像腐蚀对图像的提取与识别重要性，提高分析问题，解决问题的能力。

(4) 熟悉结构元素在腐蚀中的重要作用以及应用。

(5) 熟悉掌握一门计算机语言，可以进行数字图像的应用处理技术。

(6) 培养学生分析问题、解决问题的能力及动手操作能力。

3相关知识

3.1 MATLAB简介

MATLAB是很实用的数学软件它在数学类科技应用软件中在数值运算方面首屈一指。MATLAB可以进行运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接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、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，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等语言完成相同的事情简捷得多，并且Mathwork公司也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。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，用户可以直接进行下载就可以用。

MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作：

（1）数值分析；

（2）数值和符号计算；

（3）工程与科学绘图;；

（4）控制系统的设计与仿真；

（5）数字信号处理技术；

（6）通讯系统设计与仿真。

3.2 MATLAB在图像处理中的应用

MATLAB7．x提供了2O类图像处理函数，涵盖了图像处理包括近期研究成果在内的几乎所有的技术方法，是学习和研究图像处理的人员难得的宝贵资料和加工工具箱。这些函数按功能可分为图像显示、图像文件I／O、图像算术运算、几何变换、图像登记、像素值与统计、图像分析、图像增强、线性滤波、线性二元滤波设计、图像去模糊、图像变换、邻域与块处理、灰度与二值图像的形态学运算、结构元素创建与处理、基于边缘的处理、色彩映射表操作、色彩空间变换及图像类型与类型转换。

MATLAB数字图像处理工具箱函数包括以下几类：

(1) 图像显示函数；

(2) 图像文件输入、输出函数；

(3) 图像几何操作函数；

(4) 图像像素值及统计函数；

(5) 图像分析函数；

(6) 图像增强函数；

(7) 线性滤波函数；

(8) 二维线性滤波器设计函数；

(9) 图像变换函数；

(10) 图像邻域及块操作函数；

(11) 二值图像操作函数；

(12) 基于区域的图像处理函数；

(13) 颜色图操作函数；

(14) 颜色空间转换函数；

(15) 图像类型和类型转换函数。

3.3图像处理概念

图像处理并不仅限于对图像进行增强、复原和编码，还要对图像进行分析，图像分析旨在对图像进行描述，即用一组数或符号表征图像中目标区的特征、性质和相互间的关系，为模式识别提供基础。描述一般针对图像或景物中的特定区域或目标。闭运算通常用来填充目标内细小空洞，连接断开的邻近目标，平滑其边界的同时不明显改变其面积。

图像的二值化处理就是讲图像上的点的灰度置为0或255，也就是讲整个图像呈现出明显的黑白效果。即将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阀值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，特别是在实用的图像处理中，以二值图像处理实现而构成的系统是很多的，要进行二值图像的处理与分析，首先要把灰度图像二值化，得到二值化图像，这样子有利于再对图像做进一步处理时，图像的集合性质只与像素值为0或255的点的位置有关，不再涉及像素的多级值，使处理变得简单，而且数据的处理和压缩量小。为了得到理想的二值图像，一般采用封闭、连通的边界定义不交叠的区域。所有灰度大于或等于阀值的像素被判定为属于特定物体，其灰度值为255表示，否则这些像素点被排除在物体区域以外，灰度值