图像预处理流程

原始图像输入图像预处理过程：图像灰度化图像增强滤像图像二值化图像转盘定位图2.2图像预处理流程图2.2系统功能的实现方法系统功能的实现主要依靠图像处理技术，并按照上述过程逐一实现。每个部分的具体步骤如下：1 .原始图像：由数码相机或其他扫描设备拍摄的图像；2.预处理：对采集的图像进行灰度化、图像增强、滤波、二值化等处理，克服图像干扰；三字轮定位：通过图像切割获取仪器字轮；4字符分割：利用字符轮廓凹凸检测定位分割方法获得单个字符；5字符识别：使用模板匹配方法与数据库中的字符进行匹配，以确认字符并获得最终的仪表表示。2 . 3 . 1 MATLAB简介MATLAB是美国MathWorks公司生产的商业数学软件。它是用于算法开发、数据可视化、数据分析和数值计算的高级技术计算语言和交互环境，主要包括MATLAB和Simulink。MATLAB是矩阵实验室的缩写，Mathematica和Maple也被称为三大数学软件。在数学科技应用软件中，数值计算是首屈一指的。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通信、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等。MATLAB的基本数据单元是矩阵。它的指令表达式与数学和工程中常用的非常相似。因此，用MATLAB解决问题比用C、FORTRAN和其他语言完成同样的事情要简单得多。此外，mathwork还吸收了Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。新版本中还增加了对C、FORTRAN、C和JAVA的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库，方便他以后调用，另外，很多MATLAB爱好者都编写了一些经典程序，用户可以直接下载。2 . 3 . 2 MATLAB的优势和特点1.MATLAB的优势(1)友好的工作平台和编程环境MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB函数和文件，其中许多使用图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用户浏览帮助、工作空间和文件的浏览器。随着MATLAB的商业化和软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面越来越精致，越来越接近Windows的标准界面，人机交互越来越强，操作越来越简单。此外，新版本的MATLAB提供了完整的在线查询和帮助系统，极大地方便了用户的使用。简单的编程环境提供了一个相对完整的调试系统。该程序无需编译即可直接运行，并能及时报告错误和分析错误原因。(2)简单易用的编程语言MATLAB是一种先进的矩阵/数组语言，包括控制语句、函数、数据结构、输入和输出以及面向对象的编程特性。用户可以将输入语句与命令窗口中命令的执行同步，或者在一起运行之前编写一个大型复杂的应用程序(M文件)。新版本的MATLAB语言是基于最流行的C语言，所以它的语法特点与C语言非常相似，而且更简单，更符合科技人员对数学表达式的书写格式。让非电脑专业人士使用起来更方便。此外，该语言具有良好的可移植性和较强的可扩展性，这也是MATLAB能够深入到科学研究和工程计算各个领域的重要原因。(3)较强的科学计算机数据处理能力MATLAB是一套计算算法。它有600多个数学运算功能，可用于工程，并能方便地实现用户所需的各种计算功能。函数中使用的算法都是科学研究和工程计算中的最新研究成果，以前都经过过各种优化和容错处理。在正常情况下，它可以用来代替底层的编程语言，如C和C。在相同的计算要求下，使用MATLAB编程的工作量将大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单、最基本的函数到复杂的函数，如矩阵、特征向量和快速傅立叶变换。该函数可以解决的问题大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程和偏微分方程的求解、符号运算、数据的傅里叶变换和统计分析、工程优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数等初等数学运算、多维数组运算、建模动态仿真等。(4)出色的图形处理功能图形处理功能MATLAB自创建以来就具有方便的数据可视化功能，因此矢量和矩阵可以用图形表示，图形可以标记和打印。高级映射包括二维和三维可视化、图像处理、动画和表情映射。它可用于科学计算和工程制图。新版本的MATLAB大大改进和完善了整个图形处理功能，使其不仅在一般数据可视化软件所具备的功能(如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等)上更加完善。)，而且对其他软件不具备的一些功能(如光照处理、色度处理和四维数据的性能等)也有很好的处理能力。)。同时，对于一些特殊的可视化需求，如图形对话，MATLAB也有相应的功能，以保证不同层次用户的需求。此外，新版本的MATLAB还着重对图形用户界面(GUI)进行了很大的改进，在这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。(5)广泛使用的模块集合工具箱MATLAB为许多专业领域开发了强大的模块集和工具箱。一般来说，它们都是由特定领域的专家开发的。用户可以直接使用工具箱来学习、应用和评估不同的方法，而无需编写自己的代码。目前，MATLAB已经将工具箱扩展到科学研究和工程应用的许多领域。如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型和半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、数字信号处理器和通信、电力系统仿真等。在工具箱族中都有自己的位置。(6)实用程序接口和发布平台新版本的MATLAB可以使用MATLAB编译器、C/C数学库和图形库自动将其MATLAB程序转换为独立于MATLAB运行的C和C代码。允许用户编写可以与MATLAB交互的C或C语言程序。此外，MATLAB网络服务程序还允许在网络应用中使用自己的MATLAB数学和图形程序。MATLAB的一个重要特点是它有一套程序扩展系统和一套称为工具箱的特殊应用子程序。工具箱是MATLAB函数的子程序库。每个工具箱都是为某个学科和应用定制的，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析、系统仿真等应用。(7)应用软件开发(包括用户界面)在开发环境中，用户可以更方便地控制多个文件和图形窗口。在编程中，它支持函数嵌套、条件中断等。在图形方面，它具有更强大的图形标注和处理功能，包括性对和性连接的标注。在输入和输出方面，您可以直接连接到Excel和HDF5。2.的特征(2)该开发环境可以管理代码、文件和数据；(3)交互式工具能够以迭代的方式探索、设计和解决问题；(4)数学函数可用于线性代数、统计学、傅立叶分析、筛选、优化和数值积分。(5) 2D和3D图形功能可用于可视化数据；(6)可以使用各种工具来构建定制的图形用户界面；(7)各种函数可以将基于MATLAB的算法与外部应用程序和语言(如C、C、Fortran、Java、COM和Microsoft Excel)集成在一起。Matlab图像处理最初，MATLAB是专门用于矩阵数值计算的软件。从这一点上，我们也可以看出它在矩阵计算中有自己独特的特点。实际上，MATLAB中的大部分运算都是通过矩阵来实现的。这一特点也决定了MATLAB在处理数字图像方面的独特优势。理论上，图像是一个二维连续函数。然而，当图像在计算机上进行数字处理时，必须首先在空间和亮度上进行数字化，这是图像采样和量化的过程。如果二维图像被均匀地采样，则可以获得离散成多种样本的数字图像。数字图像是一个整数数组，所以用矩阵来描述数字图像是最直观、最方便的。MATLAB的优点是处理矩阵运算，所以用MATLAB处理数字图像非常方便。MATLAB支持五种图像类型，即索引图像、灰度图像、二值图像、RGB图像和多帧图像阵列。支持BMP、GIF、HDF、JPEG、PCX、巴布亚新几内亚、TIFF、xd、CUR、ICO等图像文件格式的读写和显示。MATLAB的图像处理功能主要集中在其图像处理工具箱中。图像处理工具箱由一系列支持图像处理操作的函数组成。它可以执行图像处理操作，例如几何操作、线性滤波和滤波器设计、图像变换、图像分析和图像增强、二值图像操作和形态学处理。以下是一个简单的解释：(1)阅读、书写和显示图像在MATLAB中，函数imread用于读取图像文件。主要格式如下：A=imread(filename.fmt)X，地图=iimread(文件名. fmt)=imread(文件名)=伊姆拉德(网址，)在MATLAB中，函数imwrite用于实现图像文件的写入操作。与函数imread相反，它的主要调用格式如下：imwrite(A，filename.fmt)iimwrite(X，map，filename.fmt)imwrite(，文件名)imwrite(，Param1，Val1，Param2，Val2)在MATLAB中有两种显示图像的方法。一种是使用MATLAB图像查看器，调用imview函数。二是利用MATLAB的通用图形图像窗口，通过调用imshow函数来实现。(2)图像的代数运算代数运算是指对两个输入图像进行点到点的加法、减法、乘法和除法运算，以获得一个输出图像。对于加法和乘法的情况，可能有两个以上的图像参与运算。图像添加的一个重要应用是对同一场景的多个图像进行平均。这通常用于有效降低附加随机噪声的影响。(3)图像的空间域变换简而言之，图像的空间域变换是改变输入图像的像素位置，以达到某种视觉效果。通过将输入图像的像素映射到新的位置，原始图像显示效果已经改变。事实上，它是转换图像的坐标系。图像的空间域变换包括以下几个方面：图像插值图像大小调整图像旋转图像裁剪一般变换操作(仿射、投影、框、自定义等)(4)图像变换在MATLAB图像处理工具箱中，提供了几种常用的图像变换函数，即傅里叶变换、离散余弦变换和拉东变换。(5)图像增强图像增强是一个相对的概念。增强效果不仅与算法本身有关，而且与图像的数据特征直接相关。因此，只能有选择地使用增强方法。图像增强通常包括点处理、空域滤波、频域滤波、颜色增强、代数运算等。(6)图像分割图像分割方法根据其主要特征分为三组：第一组是关于图像或图像部分的全局知识，通常用图像特征直方图来表示。第二组是基于边缘的分割，第三组是基于区域的分割完整的数字图像处理过程可以分为以下几个方面：1.图像信息的获取；2.图像信息的存储；3.图像信息的传输；4.图像信息处理；5.图像信息的输出和显示。图像信息处理就是我们通常所说的数字图像处理，有时也称为计算机图像处理。数字图像处理一般包括以下内容：几何处理；算术处理；图像增强；图像复原；图像重建；图像编码；图像识别；图像理解。1.几何处理几何处理主要包括坐标变换、图像放大、缩小、旋转和移动、多重图像配准、全景畸变校正、畸变校正、周长、面积和体积校正等。2、算术处理它主要用于对图像执行，-，*，/等操作。虽然处理主要针对像素点，但它非常有用。3.图像增强主要目的是突出图像中感兴趣的信息，以便加强有用信息，便于区分和解释。主要方法包括直方图增强、伪彩色增强、灰度