数字图像处理

哈工大 威海 课程设计报告 1 数字数字图图像像处处理理 课程设计报告 课设题目 课设题目 工件尺寸的图像测量 学学 院 院 信息科学与工程学院 专专 业 业 电子与信息工程 班班 级 级 09025010902501 姓姓 名 名 学学 号 号 09025010902501 指导教师 指导教师 于海雁于海雁 周志权周志权 赵占锋赵占锋 哈尔滨工业大学 威海 哈尔滨工业大学 威海 20122012 年年1111 月月3 3 日日 哈工大 威海 课程设计报告 2 目录目录 一 课程设计任务 3 二 课程设计原理及设计方案 3 三 课程设计的步骤和结果 3 四 课程设计总结 11 五 设计体会 11 六 参考文献 12 哈工大 威海 课程设计报告 3 一 一 课程设计任务 在加工制造领域 需要对很多零部件尺寸进行测量 以验证零件是否符合加工 要求 一般这种测量可以通过千分尺或游标卡尺完成 但对于很多易碎或易变形的 零件 类似的测量几乎难以完成 在这种场合 一般要求采用非接触测量方法 图 像测量就是其中的方法之一 试设计一应用软件 能够对标准形状的零件进行图像 测量 要求完成功能 1 能够读取和存储图像 对图像进行去噪和对比度增强 2 能够根据控制点对图像失真进行几何校正 3 根据控制点对图像进行定标 建立像素与实际尺寸之间的对应关系 4 对于非标准零件 利用人工鼠标操作 测量任意指定点间的距离 5 对圆形标准零件进行自动尺寸测量 提高部分 6 设计软件界面 二 二 课程设计原理及设计方案 读入处理的图像 先转化为灰度图像 然后通过威纳滤波进行去噪处理 利用 cpselect函数选取四对校正点 然后通过imtransform函数进行投影变换对图像进行几何校正 对校正过的图像利用imadjust函数进行对比度增强 最后通过im2bw函数进行二值化处理 定标 已知原图像上的定标直线的实际长度L 厘米 通过投影法计算出校正 后的图片上的定标直线的长度l 厘米 则可计算出图片分辨率dpi 像素 英 寸 dpi l 2 54 L 则就可以根据dpi建立像素与实际尺寸的联系 两点测距 利用ginput 2 函数取二值化后的图像的任意两点 利用 x y ginput 2 D sqrt x 1 x 2 2 y 1 y 2 2 2 54 dpi 算出实际尺寸 自动测距 圆形标准零件 利用投影法 对二值化后的图像进行对x轴投影 算出每一列的像 素累加和 通过差分方法 找出两个最大值和最小值 两个最大值之间即为内径 最小值之间为 外径 三 三 课程设计的步骤及结果 哈工大 威海 课程设计报告 4 1 载入图像 function zai ru Callback hObject eventdata handles hObject handle to zai ru see GCBO eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB handles structure with handles and user data see GUIDATA global S 设置一个全局变量S 保存初始图像路径 以便之后的还原操作 global x 原图像 global J 去噪后图像 global F 定标尺寸 global Q 二值化图像 global dpi 像素分辨率 global input points global base points filename pathname uigetfile jpg bmp tif 载入图像 if isequal filename 0 isequal pathname 0 errordlg 没有选中文件 出错 return else file pathname filename S file x imread file set handles axes1 HandleVisibility ON axes handles axes1 imshow x set handles axes1 HandleVisibility OFF end 哈工大 威海 课程设计报告 5 其中X即为读入的图像 如图 2 去噪 imgGray rgb2gray x 转为灰度图 J wiener2 imgGray 自适应威纳滤波 set handles axes1 HandleVisibility ON axes handles axes1 imshow J 采用威纳滤波 J即为去噪后的图像如下图 3 选取校正点 orthophoto J unregistered J cpselect unregistered orthophoto 其中 orthophoto是基准图像 即正投影图像 unregistered为倾斜图像 cpelect函 数为选取校正点 如下图 选取4对校正点 哈工大 威海 课程设计报告 6 4 几何校正 input points evalin base input points base points evalin base base points mytform cp2tform input points base points projective set handles axes1 HandleVisibility ON axes handles axes1 imshow imtransform J mytform Q imtransform J mytform 其中 cp2tform函数为通过四对点来构建投影变换结构mytform imtransform函数 将变形的图像J通过mytform结构校正 得到校正后的图像Q 如下图 5 对比度增强 Q imadjust Q 0 3 0 7 set handles axes1 HandleVisibility ON axes handles axes1 哈工大 威海 课程设计报告 7 imshow Q 其中 imadjust函数为对比度增强函数 讲一个灰度区间变换到另一个灰度区 间 增加对比度 结果如下图 6 二值化 Q im2bw Q 0 7 axes handles axes1 imshow Q 其中 im2bw为二值化函数 将灰度图像转化为只有0 1灰度值的图形 便于后面图像测距 如下图 7 定标 W imcrop Q W 1 W d c size W TX zeros 1 c 哈工大 威海 课程设计报告 8 D1 0 D2 0 for i 1 d TX TX W i end for i 2 c 1 if TX i 1 if D1 0 D1 i 1 end end if TX c 1 i 2 if D2 0 D2 c 1 i end end end dpi abs D2 D1 str2double get handles dingbiaochicun string 2 54 set handles fenbianlv string num2str dpi 定标直线的实际距离L 10cm 利用剪切函数imcrob剪切出定标直线 计算出 长度l 可以算出像素分辨率dpi l 2 54 L 像素 英寸 dpi 32像素 厘 米 如下图 剪切图像 哈工大 威海 课程设计报告 9 8 两点测距 x y ginput 2 D sqrt x 1 x 2 2 y 1 y 2 2 2 54 dpi set handles edit1 String num2str D 10 3f 此过程需要截取所测图像 如下图 任取两点如下图 测得距离为 9 自动测距 d c size Q 哈工大 威海 课程设计报告 10 TX zeros 1 c Tx zeros 1 c D1 zeros 1 2 D2 zeros 1 2 D zeros 1 2 J 1 Q for i 1 d TX TX J i end for i 2 c 1 if TX i 1 if D1 1 0 D1 1 i 1 end end if TX c 1 i 2 if D2 1 0 D2 1 c 1 i end end end for i 1 c 1 做差分 Tx i TX i 1 TX i end for i 2 c 1 if Tx i 0 end end if Tx c 1 i 0 if D2 2 0 D2 2 c 1 i end 哈工大 威海 课程设计报告 11 end end D abs D2 D1 dpi 2 54 set handles waijing String num2str D 1 10 3f set handles neijing String num2str D 2 10 3f 利用差分求出内外直径为 四 课程设计总结四 课程设计总结 本次课设针对工具尺寸的图像测量 用图像的方法测出实际尺寸的大小 在进行测量之前 先对图像进行一些列的变化 保证精度和准确度度 这一些列 的处理包括去噪 对比度增强 二值化处理 然后通过选取校正点来构建畸变形 式进行逆变化求出校正后的图像 然后通过校正直线得出像素与实际尺寸的大小 进而求出每两点的实际距离 而自动测距则利用投影法得出灰度二值图的分布进 而利用差值法求出其最大值 最小值 得出内外直径 五 设计体会五 设计体会 本次课设 学习掌握了基本的gui操作 了解了人机交互式的一种方法 同 时加深了对matlab的理解与应用和对数字图像处理方面的了解和应用 掌握了 图像处理的一些基本操作 在这次的课设中 更加注重同同学间 老师间探讨 延伸了方法的深度和广度 但自己也认识到自己的不足 自己在众多资料的精确 查找和分析方面还有待改进 在这里 特别感谢指导老师和我的同学 谢谢他们的帮助 谢谢于海雁 周 志权 赵占锋老师 也谢谢我的同学方佳泉 高秀政 六 参考文献六 参考文献 1 冈萨雷斯 数字图像处理 电子工业出版社 2 基于matlab的图像配准方法 常学义 孙秋冬 任煜 陈玮 上海第二 工业大学学报 第23卷第四期 3 掌握和精通matlab之gui设计 百度文库 哈工大 威海 课程设计报告 12 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 设计上机验收成绩表 姓名学号 09025 课题 名称工件尺寸的图像测量