顾叙芳-图像形态滤波技术研究.docVIP

2009届毕业设计（论文）开题报告 题 目 图像形态滤波技术研究 学 院 电气信息工程学院 专 业 电子信息工程 _ 姓 名 顾 叙 芳 班 级 05电2Z_ 指导教师 黄 成 设计地点 60－511 起止日期 2008年11月至2009年6月 2008年12月20日 毕业设计（论文）开题报告 （含课题的意义、目的；主要设计（研究）内容；设计（研究）方案；预期成果；进度安排及主要参考文献等，字数不少于1000字） 课题的意义、目的 抑制噪声是图像处理中极其重要的步骤，如何合理消除大量的噪声，又使图像保持原有的各类信息，保证图像质量一直是人们的努力目标。数学形态学[1]是一门新兴的图像分析学科 ,其基本理论和方法在视觉检测、机器人视觉、医学图像分析等诸多领域都取得了非常成功的应用 ,可以用来解决抑制噪声、特征提取、边缘检测、图像分割、形状识别、纹理分析、图像恢复与重建、图像压缩等图像处理问题。形态滤波[2]-[3]是一种以数学形态学为理论依据，在数字信号时域处理中的一类重要的非线性滤波器，但是由于形态学的腐蚀和膨胀的固有特征，不能有效地去噪。近几年，国内外有不少的学者进行了这方面的研究和探索，其中李晓飞等人研究了基于向量和位移运算的腐蚀和膨胀算法[4]，尽管算法易于实现，并且可以极大地提高运算效率，但是没有克服形态学固有的不足，而杨平先设计的一种改进的数学形态学图像滤波算法[5]，赵春晖博士提出的一种实现形态滤波器结构元优化设计的自适应算法[6]，这些方法都存在计算复杂，缺乏通用性的缺点。MATLAB [7]-[10]是一种直观、简洁化的计算软件，广泛应用于科学计算和工程应用。MATLAB可以进行图像变换、图像增强、图像复原、图像编码与压缩等技术，本课题就是在MATLAB7.0环境下来验证算法的有效性。 主要设计（研究）内容 在了解形态学在图像处理领域中的应用、发展现状等基础上，研究形态学结构元素对图像去噪性能的影响，寻找自适应获取结构元素的图像去噪算法，编写其算法程序。 设计（研究）方案 1、形态学基本运算 设把结构元素B平移a后得到Ba，Ba包含于X，记下a点，满足上述条件的a点组成的集合称做X，则X被B腐蚀的公式表示为： E(X)={a| Ba∈X}=XθB （式—1） 设结构元素B平移a后得到Ba，Ba击中X，记下a点，满足上述条件的a点组成的集合称做X，则X被B膨胀的公式表示为： D(X)={x|B[x]∩x≠ф} =X⊕B （式—2） 开运算和闭运算是膨胀运算、腐蚀运算的组合运算。先腐蚀后膨胀称为开运算，即OPEN(X)=D(E(X)) （式—3） 先膨胀后腐蚀称为闭运算，即CLOSE(X)=E(D(X)) （式—4） 2、传统形态滤波算法的缺陷 利用膨胀运算、腐蚀运算、开运算和闭运算等基本运算的一些性质和结构元素在运算中的级联分解性等性质可以消除一些图像，但是如果图像经过多次级联形态运算或图像本身腐蚀和膨胀的情况比较严重，传统的形态滤波算法就无法很好地对图像进行处理，得到的图像不是干净、清晰的高质量的图像。因为传统形态的膨胀和腐蚀运算是一种极值操作，腐蚀具有收缩图像的作用，可以消除图像中小的成分，使其补集扩大。腐蚀虽去除了由噪声加大的图像噪声点，但进一步保留了由噪声减小的图像噪声，从而会使图像信息丢失，而膨胀运算是腐蚀运算的对偶运算，因而也不能很好地去除图像中的噪声。既然传统的形态滤波算法不能有效地去噪，而我们又想得到高质量的图像，针对这些问题，提出了一种新的图像去噪算法。 3、改进形态滤波算法 传统的形态滤波算法在处理图像时是由形态学基本运算和结构元素的性质决定的，而传统形态的膨胀和腐蚀运算是一种极值操作，所以，把膨胀和腐蚀运算的极值操作利用中值原理改为中值操作，最后给出算法。该算法具有一定的自适应性，随着图像中噪声的不断变化，结构元素所要求的尺寸不断变化