顾叙芳-图像形态滤波技术研究

1、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 60511 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）一、 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

2、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

3、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。二、 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。三、 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

4、被B腐蚀的公式表示为： E(X)=a| BaX=XB （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|Bxx =XB （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，

5、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，

6、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实现自动控制去噪。这种改进的形态滤波算法克服了传统形态滤波算法由于膨胀和腐蚀运算的极值操作所带来的图像信息的丢失。以峰值信噪比为目标函数，自适应可以自动改变结构元素所要求的尺寸，改善形态学去噪性能。四、 预期成果可以得出有效程序软盘和源程序清单，熟悉软件设计基本思路以及能够清晰地解释软件使用说明书，得出软件测试分析报告，最后做出项目总结。五、 进度安排2008年11月25日-12月21日 确定毕业设计选题，收集整理资料，完成开题报告2009年1-3月

7、 建立算法模型3月30日-4月10日 形态学算法研究4月11日-4月20日 传统形态滤波算法4月21日-5月15日 改进形态滤波算法5月16日-5月22日 撰写论文5月23日-5月31日 根据指导教师意见修改论文6月1日-6月15日 准备并完成毕业答辩六、 主要参考文献1 崔屹.图象处理与分析数学形态学方法及应用M.科学出版社,2000.2 Abutaleb A S.Automatic thresholding of gray-level pictures using twodimensional entropiesJ.Pattern Recognition,1989,47:22 32.3 A

8、ndre B,Joshua L L.Watershedbased segmentation and region mergingJ.Computer Vision and Image Understanding,2000,77（3）:317370.4 李晓飞,马大玮,粘永健等. 图像腐蚀和膨胀的算法研究J.影像技术,2005,（01）.5 杨平先,孙兴波,干树川.一种改进的数学形态学图像滤波算法J. 华北电力大学学报,2005,（06）.6 赵春晖,孙锐,孙圣和. 形态滤波器结构元的自适应优化算法J. 电子与信息学报,2002,（03）.7 罗家辉,罗勇江,白义臣等.MATLAB7.0在数字信号处理中的应用M.机械工业出版社,2005.8 王华,李有军,刘建存.MATLAB电子仿真与应用教程（第二版）M.国防工业出版社,2007.9 郭仕剑,王宝顺,贺志国等.MATLAB7X数字信号处理M.人民邮电出版社,2006.10 王世香.精通MATLAB接口与编程