昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告
（ 2012—2013学年 第 二 学期 ）
课程名称：图形图像基础 开课实验室：信自楼444 2012年 5月 29 日 年级、专业、班 计科 实验项目名称 图像分割 教师评 教师签名： 学号 201010405 姓名 成绩 指导教师 尚振宏 语 年 月 日 一、实验目的及内容
目的：掌握和熟悉Matlab编程环境及语言；掌握数学形态学和图像分割的基本原理及应用。 内容：
1. 通过数学心态学实现边界提取。
2. 通过全局阈值及局部阈值实现灰度图像二值化；
3. 分别用Sobel算子和Canny算子对图像进行边缘检测；通过Hough检测图像中的直线。
二、要求
1. 描述腐蚀、膨胀、开运算、闭运算的原理。 2. 编写程序，使用数学形态学方法实现边界提取。 3. 描述全局阈值、局部阈值对图像进行二值化的原理。 4. 描述Canny边缘检测算法原理及Hough变换直线检测原理。
5. 使用Matlab中的edge函数分别进行Sobel和Canny边缘检测并比较检测结果。
6. 写一个M函数，实现局部阈值二值化，并与Matlab中通过graythresh和im2bw两函数进行全
局阈值二值化的结果进行对比。 7. M函数结构清晰，运行结果正确。
8. 描述M函数的设计、实现和结果，并对结果进行分析。
三、实验环境
Windows 7、MATLAB 7.10.0(R2012b)
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四、实验原理及实现（包含过程及解析） 1.描述腐蚀、膨胀、开运算、闭运算的原理。
原理、过程及解析：（代码见‘腐蚀、膨胀、开、闭.m’）
膨胀：把二值图像各1像素连接成分的边界扩大一层（填充边缘或0像素内部的孔）；腐蚀：把二值图像各1像素连接成分的边界点去掉从而缩小一层（可提取骨干信息，去掉毛刺，去掉孤立的0像素）；开：先腐蚀再膨胀，可以去掉目标外的孤立点闭：先膨胀再腐蚀，可以去掉目标内的孔。先腐蚀后膨胀的过程称为开运算。它具有消除细小物体，在纤细处分离物体和平滑较大物体边界的作用。先膨胀后腐蚀的过程称为闭运算。它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。
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2.编写程序，使用数学形态学方法实现边界提取。 原理、过程及解析：
3.描述全局阈值、局部阈值对图像进行二值化的原理。 原理、过程及解析：
图像二值化简要原理及意义：
图像的二值化处理就是将图像上的点的灰度置为0 或255，也就是使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。。例如输人灰度图像函数为f (x, y)，输出二值图像函数为g(x, y)，则有公式：
阈值(threshold )是把目标和背景区分开的标尺，选取适当的阈值就是既要尽可能保存图像信息，又要尽可能减少背景和噪声的干扰，这是选择阈值的原则。
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
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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的值为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。
全局阈值法实现二值化原理：
全局阈值法是指在二值化过程中只使用一个全局阈值T 的方法。它将图像的每个像素的灰度值与T 进行比较，若大于T ，则取为前景色（白色）；否则，取为背景色。根据文本图像的直方图或灰度空间分布确定一个阈值，以此实现灰度文本图像到二值图像的转化。其中全局阈值法又可分为基于点的阈值法和基于区域的阈值法。典型的全局阈值方法包括Otsu 方法、最大熵方法等。全局阈值法算法简单，对于目标和背景明显分离、直方图分布呈双峰的图像效果良好，但对于由于光照不均匀、噪声干扰较大等原因使直方图分布不呈双峰的图像，二值化效果明显变差。
? Ostu算法源代码：（见Ostu算法源代码）
? 运行结果截图
? Psb5.jpg原图 局部阈值法实现二值化原理：
由当前像素灰度值与该像素周围点局部灰度特征来确定像素的阈值。例如可以将原图
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Ostu方法实现灰度图像二值化 像划分为一些不相交的小块，将各块图像的灰度均值作为该部块图像的阈值，在局部上采用上面的整体阈值法。局部阈值法一般用于识别干扰比较严重、品质较差的图像，相对整体阈值方法有更广泛的应用，但也存在缺点和问题，如实现速度慢、不能保证字符笔画连通性以及容易出现伪影现象(即在背景域受到噪音干扰得到笔画结果)等。比较典型的局部二值化算法有Bernsen 方法、多阈值的梯度强度法、基于纹理图像的方法、最大方差法等。
? Bernsen 算法实验结果截图： Psb5.jpg原图显示 Bernsen算法实现灰度图像二值化 4.描述Canny边缘检测算法原理及Hough变换直线检测原理。 ? Canny边缘检测实验实验结果截图： -5-