彩色圖像輪廓提取及其矢量化論文

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1、彩色圖像輪廓提取及其矢量化畢業(yè)論文目錄第一章緒論61.1引言61.1.1矢量的概念61.1.2課題的目的和研究意義61.2國內(nèi)外彩色圖像輪廓提取和矢量化的現(xiàn)狀及發(fā)展71.2.1彩色圖像輪廓提取現(xiàn)狀及發(fā)展71.2.2矢量化的已有的成果和未來71.3論文主要工作及章節(jié)安排8第二章彩色圖像邊緣檢測92.1彩色顏色模型92.2彩色圖像邊緣檢測算法92.2.1傳統(tǒng)的彩色圖像邊緣檢測92.2.2基于彩色信息區(qū)分度的彩色邊緣檢測112.2.3利用顏色空間變換實(shí)現(xiàn)邊緣檢測132.2.4四元數(shù)與彩色圖像邊緣檢測142.3本章小結(jié)15第三章矢量化算法163.1矢量化基本思想163.

2、2矢量化技術(shù)分類163.2.1基于細(xì)化的矢量化163.2.2基于非細(xì)化的矢量化算法173.2.3整體矢量化算法194第四章輪廓提取和矢量化的具體實(shí)現(xiàn)224.1BMP文件格式簡介224.2基于顏色三角形的彩色圖像邊緣檢測224.2.1基于三角形周長的邊緣檢測的原理234.2.2利用Prewitt算子定義三角形周長和角度的梯度244.3.1動態(tài)分割擬合原理和步驟294.3.2圖元顏色屬性的確定294.3.3矢量化圖的顯示30第五章結(jié)論33致謝34參考文獻(xiàn)3544第一章緒論1.1引言1.1.1矢量的概念計(jì)算機(jī)中圖像文件的格式主要有兩大類：一類是位圖文件格式，另一類是矢

3、量圖文件格式。位圖也稱光柵圖或點(diǎn)陣圖，它把一幅圖分成許多柵格圖素，稱每一個(gè)柵格為一個(gè)像素點(diǎn)，簡稱像素(pixel)。位圖就是一組描述每個(gè)圖素點(diǎn)的數(shù)據(jù)。位圖圖像文件格式適用于有復(fù)雜顏色和灰度級變化的圖，如照片、繪畫、數(shù)字化視頻圖像等。矢量圖用幾何圖形的特征數(shù)據(jù)及其屬性來描述圖像，如一條線用其兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)來描述，一段圓弧用其起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)、圓心坐標(biāo)及半徑來描述。矢量圖的最小單位是圖元，如直線、圓弧、橢圓弧等基本圖形。矢量圖圖像文件格式適用于線性圖，如機(jī)械圖形、建筑圖形、地理等高線圖等。CAD／CAM系統(tǒng)中所用的都是矢量圖。線性圖用矢量圖描述的數(shù)據(jù)量比用光柵圖描述的

4、小得多。對光柵圖像進(jìn)行分析、識別并重建其中圖形對象的過程稱為矢量化。1.1.2課題的目的和研究意義圖像邊緣檢測是數(shù)字圖像處理的重要內(nèi)容，是進(jìn)行圖像分割、圖像分析、物體別等深層次處理的關(guān)鍵步驟。隨著計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)視覺研究的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的灰度圖像處理方法已經(jīng)不能滿足很多應(yīng)用的需求。針對彩色圖像的邊緣檢測方法逐漸興盛起來。圖像的矢量化在很多領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用，例如制作在網(wǎng)上非常流行的精美的生動形象的矢量動畫，實(shí)現(xiàn)彩色地圖的GIS系統(tǒng)，光柵圖像以像素為表示單元，因此對圖像的編輯只能通過像素級操作進(jìn)行，不易進(jìn)行各種變換，如圖像的旋轉(zhuǎn)、縮放等。并且以像

5、素表示的圖像中往往存在大量的冗余信息，存儲量過大，例如一張AO尺寸的工程圖紙用300dpi的分辨率、單色掃描后得到的圖像文件大小在15MB左右，這對一般的圖紙管理系統(tǒng)是一筆很大的開銷。而矢量圖用直線、圓弧等基本幾何圖形來描述，因此只需對這些幾何圖形的參數(shù)進(jìn)行存儲，例如直線只需存儲其端點(diǎn)坐標(biāo)，圓弧只需存儲其圓心坐標(biāo)、半徑、起點(diǎn)和終點(diǎn)，這樣就可在不損失圖像信息的前提下大幅度減少存儲空間，還能靈活高效的對圖像進(jìn)行編輯，因此研究光柵圖像的矢量化具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。1.2國內(nèi)外彩色圖像輪廓提取和矢量化的現(xiàn)狀及發(fā)展1.2.1彩色圖像輪廓提取現(xiàn)狀及發(fā)展自1977年Neva

6、tia發(fā)表第一篇彩色圖像邊緣檢測論文以來，人們提出了許多種彩色圖像邊緣檢測方法。對于這些方法，可以按照它們所采用的顏色空間進(jìn)行歸類，但更常見的歸類方法是將它們分為合成和矢量方法兩類。所謂合成方法，是將灰度圖像邊緣檢測算法分別應(yīng)用到彩色圖像的三個(gè)顏色空間分量上，其結(jié)果再通過某種特定的方法合成。而矢量方法是將彩色圖像的每一個(gè)像素點(diǎn)看作顏色空間中的一個(gè)三維矢量，利用空間矢量的各種特性來進(jìn)行彩色圖像邊緣檢測。對于這兩大類方法而言，合成方法相對比較簡單快速，在彩色圖像邊緣檢測的早期使用較多，但它沒有考慮到各個(gè)顏色空間分量之間的相關(guān)性，從而對某些類型的邊緣不能進(jìn)行有效地檢測

7、。例如那些在不同空間分量中強(qiáng)度相同但方向相反的邊緣，使用合成方法將檢測不到。而矢量方法由于合理利用了空間矢量的特性，很好解決了相關(guān)性問題，因此其檢測效果也普遍更為理想。目前對彩色圖像邊緣檢測的研究就主要集中在這個(gè)方面，出現(xiàn)了大量利用矢量特性來進(jìn)行彩色圖像邊緣檢測的算法。1.2.2矢量化的已有的成果和未來從70年代開始，矢量化研究的學(xué)術(shù)論文開始出現(xiàn)。最初的應(yīng)用范圍很窄，主要處理地圖，方法也較單一。80年代中后期，CAD系統(tǒng)的應(yīng)用需要將大量紙質(zhì)工程圖轉(zhuǎn)換成CAD系統(tǒng)能夠處理的格式，從而引發(fā)了對工程圖矢量化的硬究。90年代是矢量化研究的高潮，成立了一些專門性的組織并召

8、開了一系列國際會議?，F(xiàn)在