圖像二值化算法研究與實(shí)現(xiàn)

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1、圖像二值化算法研究與實(shí)現(xiàn)摘要：圖像二值化是圖像預(yù)處理中的一項(xiàng)重要技術(shù)，在模式識別、光學(xué)字符識別、醫(yī)學(xué)成像等方面都有重要應(yīng)用。論文介紹了圖像及數(shù)字圖像處理技術(shù)的一些概念和相關(guān)知識；對VC++軟件的發(fā)展和軟件在圖像處理中的應(yīng)用做了簡要介紹；還介紹了圖像二值化算法以及利用VC++軟件工具進(jìn)行算法的實(shí)現(xiàn)。論文重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了圖像分割技術(shù)中常用灰度圖像二值化算法，如Otsu算法、Bernsen算法，并對這些算法運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與比較。關(guān)鍵詞：圖像處理；二值化；VC++；1.引言1.1圖像與數(shù)字圖像圖像就是用各種觀測系統(tǒng)觀測客觀世界獲得的且可以直接或

2、間接作用與人眼而產(chǎn)生視覺的實(shí)體。視覺是人類從大自然中獲取信息的最主要的手段。拒統(tǒng)計(jì)，在人類獲取的信息中，視覺信息約占60%，聽覺信息約占20%，其他方式加起來才約占20%。由此可見，視覺信息對人類非常重要。同時，圖像又是人類獲取視覺信息的主要途徑，是人類能體驗(yàn)的最重要、最豐富、信息量最大的信息源。通常，客觀事物在空間上都是三維的(3D)的，但是從客觀景物獲得的圖像卻是屬于二維(2D)平面的。數(shù)字圖像：數(shù)字圖像是將連續(xù)的模擬圖像經(jīng)過離散化處理后得到的計(jì)算機(jī)能夠辨識的點(diǎn)陣圖像。在嚴(yán)格意義上講，數(shù)字圖像是經(jīng)過等距離矩形網(wǎng)格采樣，對幅度進(jìn)行等間隔

3、量化的二維函數(shù)。因此，數(shù)字圖像實(shí)際上就是被量化的二維采樣數(shù)組。1.2數(shù)字圖像處理技術(shù)內(nèi)容與發(fā)展現(xiàn)狀數(shù)字圖像處理就是采用一定的算法對數(shù)字圖像進(jìn)行處理，以獲得人眼視覺或者某種接受系統(tǒng)所需要的圖像處理過程。圖像處理的基礎(chǔ)是數(shù)字，主要任務(wù)是進(jìn)行各種算法設(shè)計(jì)和算法實(shí)現(xiàn)。圖像處理技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了初創(chuàng)期、發(fā)展期、普及期和實(shí)用化期4個階段。初創(chuàng)期開始與20世紀(jì)60年代，當(dāng)時的圖像采用像素型光柵進(jìn)行少秒顯示，大多采用中、大型機(jī)對其處理。在這一時期，由于圖像存儲成本高、處理設(shè)備昂貴，其應(yīng)用面很窄。進(jìn)入20世紀(jì)70年代的發(fā)展期，開始大量采用中、小型機(jī)進(jìn)行處

4、理，圖像處理也逐漸改用光柵掃描方式，特別是CT和衛(wèi)星遙感圖像的出現(xiàn)，對圖像處理技術(shù)的發(fā)展起到了很好的推動作用。到了20世紀(jì)80年代，圖像處理技術(shù)進(jìn)入普及期，此時的微機(jī)已經(jīng)能夠擔(dān)當(dāng)起圖形圖像處理的任務(wù)。超大規(guī)模集成電路（VeryLargeScaleIntegration,VLSI）的出現(xiàn)更使處理速度大大提高，設(shè)備造價也進(jìn)一步降低，極大地促進(jìn)了圖形圖像系統(tǒng)的普及和應(yīng)用。20世紀(jì)90年代是圖像處理技術(shù)的實(shí)用化時期，圖像處理的信息量巨大，對處理速度的要求極高。1.3圖像二值化原理及意義圖像二值化是指用灰度變換來研究灰度圖像的一種常用方法，即設(shè)定某

5、一閾值將灰度圖像的像素分成大于閾值的像素群和小于閾值的像素群兩部分。例如輸人灰度圖像函數(shù)為第17頁，輸出二值圖像函數(shù)為，則(1)閾值(threshold)是把目標(biāo)和背景區(qū)分開的標(biāo)尺，選取適當(dāng)?shù)拈撝稻褪羌纫M可能保存圖像信息，又要盡可能減少背景和噪聲的干擾，這是選擇閾值的原則。圖像的二值化處理就是將圖像上的點(diǎn)的灰度置為0或255，也就是使整個圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果。即將256個亮度等級的灰度圖像通過適當(dāng)?shù)拈撝颠x取而獲得仍然可以反映圖像整體和局部特征的二值化圖像。在數(shù)字圖像處理中，二值圖像占有非常重要的地位，特別是在實(shí)用的圖像處理中，以二值

6、圖像處理實(shí)現(xiàn)而構(gòu)成的系統(tǒng)是很多的，要進(jìn)行二值圖像的處理與分析，首先要把灰度圖像二值化，得到二值化圖像，這樣子有利于再對圖像做進(jìn)一步處理時，圖像的集合性質(zhì)只與像素的值為0或255的點(diǎn)的位置有關(guān)，不再涉及像素的多級值，使處理變得簡單，而且數(shù)據(jù)的處理和壓縮量小。二值圖像在圖像分析中應(yīng)用非常廣泛，二值圖像就是指只有兩個灰度級的圖像，二值圖像具有存儲空間小，處理速度快，可以方便地對圖像進(jìn)行布爾邏輯運(yùn)算等特點(diǎn)。更重要的是，在二值圖像的基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步對圖像處理，獲得該圖像的一些幾何特征或者其他更多特征。2.軟件工具—VC++2.1軟件概述　Mic

7、rosoftVisualC++是Microsoft公司推出的開發(fā)Win32環(huán)境程序，面向?qū)ο蟮目梢暬删幊滔到y(tǒng)。它不但具有程序框架自動生成、靈活方便的類管理、代碼編寫和界面設(shè)計(jì)集成交互操作、可開發(fā)多種程序等優(yōu)點(diǎn)，而且通過簡單的設(shè)置就可使其生成的程序框架支持?jǐn)?shù)據(jù)庫接口、OLE2、WinSock網(wǎng)絡(luò)、控制界面。它以擁有“語法高亮”，IntelliSense（自動編譯功能）以及高級除錯功能而著稱。比如，它允許用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試，單步執(zhí)行等。還有允許用戶在調(diào)試期間重新編譯被修改的代碼，而不必重新啟動正在調(diào)試的程序。其編譯及建置系統(tǒng)以預(yù)編譯頭文件、

8、最小重建功能及累加連結(jié)著稱。這些特征明顯縮短程式編輯、編譯及連結(jié)的時間花費(fèi)，在大型軟件計(jì)劃上尤其顯著。VC++由C++語言、MFC的封裝類、IDE構(gòu)成。MFC（microsoftfoundat