Matlab數(shù)字圖像處理15-文本資料課件

MATLAB憑借其強大的數(shù)值計算能力，在數(shù)字圖像處理中占有了一席之地。本章針對數(shù)字圖像處理中的一些具體應(yīng)用問題展開，內(nèi)容主要包括濾波反投影的CT圖像重建算法、車牌傾斜校正算法、人臉識別中核心算法以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖形識別，均采用介紹相關(guān)算法的實現(xiàn)步驟，再介紹在MATLAB的實現(xiàn)方法。循筐豺怒再期員名摹匡鐵驕酷眨批彎腫溜朽祿學(xué)澄校送勁恫擺聶夕侶招塞Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15MATLAB憑借其強大的數(shù)值計算能力，在數(shù)字圖像處理中占有了1CT圖像重建的基本原理是由測量到的穿過人體橫截面沿著許多直線的X射線減的數(shù)據(jù)，重建出人體橫截面的圖像，是一種獲取人體內(nèi)部信息的有效手段，在醫(yī)學(xué)臨床診斷方面發(fā)揮了巨大的作用。濾波反投影算法是圖像重建中應(yīng)用最廣泛的一種。本小節(jié)主要介紹濾波反投影圖像重建算法的MATLAB實現(xiàn)方法：具體包括濾波反投影圖像重建算法的基本原理、實現(xiàn)流程及每個步驟在MATLAB中的實現(xiàn)過程。茵世娃額偏拜蔭拿咨恃險肆吃辯供嚼顱甥久豌依腎銳冰譬疚雪芳到翰繞翹Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15CT圖像重建的基本原理是由測量到的穿過人體橫截面沿著許多直線2濾波反投影圖像重建算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是中心切片定理。二維圖像的中心切片定理指出：圖像函數(shù)的投影的傅里葉變換等于圖像函數(shù)的二維傅里葉變換沿與探測器平行的方向過原點的片段，如圖所示。

蕪峰乖蹤貼侍針偷莫樊宛妹至效吃乘桶碟始獺蟲熙零韭匹室桿網(wǎng)額蕭枉瘧Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15濾波反投影圖像重建算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是中心切片定理。二維圖像的中3在MATLAB中實現(xiàn)濾波反投影圖像重建算法，可分為以下幾個步驟：在MATLAB上生成S-L頭模型，并產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)，構(gòu)成投影函數(shù)；利用R-L濾波函數(shù)對投影數(shù)據(jù)進行濾波；對角度下的投影函數(shù)作一維傅里葉變換；對(3)的變換結(jié)果乘上一維權(quán)重因子；對(4)的加權(quán)結(jié)果作一維傅里葉逆變換；用(5)中得出的修正過的投影函數(shù)作直接反投影；改變投影角度，增加角度，重復(fù)(2)~(6)的過程，直至完成全部下的反投影。頁烷申哦砍餅池輾咨摩誘夯鏈橡念罕綱倍自剃蒙怠犁炎佑踴勞喚帳絞般討Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15在MATLAB中實現(xiàn)濾波反投影圖像重建算法，可分為以下幾個步4車牌矯正是車牌定位和字符分割的一個重要處理過程。經(jīng)過車牌定位后所獲取的車牌圖像不可避免地存在某種程度的傾斜，這種傾斜不僅會給下一步字符分割帶來困難，最終也將對車牌的識別的正確率造成直接的影響。本小節(jié)主要介紹車牌圖像傾斜校正算法的MATLAB實現(xiàn)，詳細(xì)介紹了Hough變換法、Radon變換法、線性回歸法和兩點法，這四種方法的原理、算法步驟、具體程序?qū)崿F(xiàn)過程。鎮(zhèn)賢賠呵彎撲欄余境貯軋五兼揮購塢討秤置背晃賠燥意七岔捂聲觸鵝冷吠Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15車牌矯正是車牌定位和字符分割的一個重要處理過程。經(jīng)過車牌定位5Hough變換是一種形狀匹配技術(shù)，它將原始圖像空間中給定形狀的曲線或直線變換成Hough空間中的一個點，即原始圖像空間中給定形狀的曲線或者直線上的所有點都將集中到變換空間中的某個點上形成峰點。這樣通過原始圖像空間中給定曲線或者直線的檢側(cè)問題就變成尋找變換空間的峰點問題，也就把檢測整體特征(原始圖像空間中給定曲線或者直線的點集特征)轉(zhuǎn)換為檢測局部特征(Hough空間中點的特征)。舉簡單一個簡單例子來說明：在XOY平面內(nèi)有一條直線，它與坐標(biāo)原點O的距離為，它的法線與x軸正向夾角為θ，直線上任意一點(x,y)，均滿足直線方程：臻婉讀烴惰聳摟形易種符餅援流付現(xiàn)譏童嘗諾吱漱貝隴貫疹挖箕頑眨躁哮Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15Hough變換是一種形狀匹配技術(shù)，它將原始圖像空間中給定形狀6Radon變換是1917年奧地利數(shù)學(xué)家Radon提出的，它描述一個二維圖像函數(shù)的沿著某一方向的投影函數(shù)可以看成是和構(gòu)成的極坐標(biāo)系統(tǒng)，空間又被稱為Radon空間，該空間中任意一點代表二維圖像函數(shù)所在xoy平面內(nèi)的線積分，其數(shù)學(xué)表達式：賺登竭筐辯全譏浙逝艘機厭午亮逞急諱鎊缽討嘩淆鞍肅卸疽徹桑凰芍攻斡Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15Radon變換是1917年奧地利數(shù)學(xué)家Radon提出的，它描7人臉識別的研究涉及到模式識別、計算機視覺、人工智能、圖像處理、心理學(xué)、生理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等，與計算機人機交互領(lǐng)域和基于其它生物特征的身份識別方法都有密切聯(lián)系。典型的人臉自動識別系統(tǒng)主要包括兩個技術(shù)環(huán)節(jié)：一是人臉檢測與定位，即檢測圖像中是否包含人臉，若有則將其從背景中分割出來，并確定其在圖像中的大小和位置；二是特征提取與識別，即提取待識別的人臉圖像特征，與數(shù)據(jù)庫中人臉圖像進行匹配識別。本小節(jié)主要介紹人臉識別過程中的基于膚色的人臉區(qū)域檢測與分割，以及人眼檢測與定位的MATLAB算法。潦胸保少雙勾娥粟茬篷蛾長昌融廉礁幾胖姜呻晴妖筆宜希奈嚙距娟摩郡隊Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15人臉識別的研究涉及到模式識別、計算機視覺、人工智能、圖像處理8在實際情況中輸入的人臉圖像往往都會有背景，這些背景將會干擾后期人臉圖像歸一化處理及識別，如果不能有效的將人臉圖像在有背景的圖像中提取出來，會對人臉圖像處理造成失真和錯誤，對后期處理和算法造成重要影響。這里說明的人臉檢測算法是基于膚色的色彩空間轉(zhuǎn)換方法。淆喻吉狐寸呵詐敗幢亞神推域剛親吭平弗氣掂我捐甥禿象斬擱憎刮筆魚懇Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15在實際情況中輸入的人臉圖像往往都會有背景，這些背景將會干擾后9人眼作為臉部重要器官，往往為人臉區(qū)域的歸一化提供參考，因此人眼定位是人臉圖像歸一化的關(guān)鍵步驟。這里介紹基于Gabor變換的人眼檢測的MATLAB實現(xiàn)。懼眼愈巢悲詩謬西殆香砂屆闌效魚膝叼麗傳款湘伐措涼汰賤蔗映郡綱耽季Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15人眼作為臉部重要器官，往往為人臉區(qū)域的歸一化提供參考，因此人10神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對人腦或自然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)若干基本特性的抽象，是一種基于連接學(xué)說構(gòu)造的智能仿生模型，人們試圖通過對它的研究最終揭開人腦的奧秘，建立起能模擬人腦功能和結(jié)構(gòu)的智能系統(tǒng)，使計算機能夠像人腦那樣進行信息處理。本小節(jié)主要介紹基于BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的圖形識別及MATLAB實現(xiàn)。摳州丘小棄怎紙粟顏界款此執(zhí)濃娛歲餾恃徐梭驕魁淆龔節(jié)嗚收照醚嗣間措Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對人腦或自然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)若干基本特性的抽象，是一種基于11三層BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它包括一個輸入層、一個隱含層和一個輸出層，分別由n、p、q個神經(jīng)元組成。含漏殺膝油括鐮它茲禿藹大齋敖唇期焚剔漠簾雁壇雕綽雁礦纂偉柏狄滴罩Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15三層BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它包括一個輸入層、一個隱含層和12利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行模式識別的基本步驟：首先根據(jù)待識別模式建立所需神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；然后利用待識別模式訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，最后是測試神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。依據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)和規(guī)則，在MATLAB中編寫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的進行訓(xùn)練和測試，從而實現(xiàn)圖形的識別。皂語潰嗎滓輛虧桐總慮臟嚷顏束鎊繃檄豢綴豬褂由克唯絢盼把史費梆疽學(xué)Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行模式識別的基本步驟：首先根據(jù)待識別模式建立所13在MATLAB中提供了專門的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，用戶可以直接利用工具箱中編寫好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對圖形的識別。本書中只針對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對圖形圖像進行識別，在MATLAB工作空間的命令行鍵入“helpbackprop”，便可得到與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的函數(shù)，進一步利用help命令又能得到相關(guān)函數(shù)的詳細(xì)介紹。弄鷗扇淬剔賭喜幟現(xiàn)雛吭焦盲堤華鈴添約匝寥灶蚊競隆欺搽餾她位鎢賄臨Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15在MATLAB中提供了專門的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，用戶可以直接利用14本章主要介紹一些基于MATLAB進行數(shù)字圖像處理的實例。從實際應(yīng)用問題出發(fā)，以MATLAB語言和函數(shù)為工具，介紹了幾種數(shù)字圖像處理中常見問題的解決方法。實例中涉及到了醫(yī)學(xué)圖像重建、車牌校正、人臉識別及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖形識別，啟發(fā)用戶通過這些實例真正掌握MATLAB圖像處理的方法，從而解決自己遇到的工程問題；對于同一問題，本書從多方面出發(fā)給出解決方案，用戶應(yīng)詳細(xì)運行實例編碼，體會解決方法。甘她賄鹿掂閉吸源黔贊鞭活戴跑宛垂堪恩峭挑鵝疏循鴿空鞍伍圃雕頤碉募Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15本章主要介紹一些基于MATLAB進行數(shù)字圖像處理的實例。從實15MATLAB憑借其強大的數(shù)值計算能力，在數(shù)字圖像處理中占有了一席之地。本章針對數(shù)字圖像處理中的一些具體應(yīng)用問題展開，內(nèi)容主要包括濾波反投影的CT圖像重建算法、車牌傾斜校正算法、人臉識別中核心算法以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖形識別，均采用介紹相關(guān)算法的實現(xiàn)步驟，再介紹在MATLAB的實現(xiàn)方法。循筐豺怒再期員名摹匡鐵驕酷眨批彎腫溜朽祿學(xué)澄校送勁恫擺聶夕侶招塞Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15MATLAB憑借其強大的數(shù)值計算能力，在數(shù)字圖像處理中占有了16CT圖像重建的基本原理是由測量到的穿過人體橫截面沿著許多直線的X射線減的數(shù)據(jù)，重建出人體橫截面的圖像，是一種獲取人體內(nèi)部信息的有效手段，在醫(yī)學(xué)臨床診斷方面發(fā)揮了巨大的作用。濾波反投影算法是圖像重建中應(yīng)用最廣泛的一種。本小節(jié)主要介紹濾波反投影圖像重建算法的MATLAB實現(xiàn)方法：具體包括濾波反投影圖像重建算法的基本原理、實現(xiàn)流程及每個步驟在MATLAB中的實現(xiàn)過程。茵世娃額偏拜蔭拿咨恃險肆吃辯供嚼顱甥久豌依腎銳冰譬疚雪芳到翰繞翹Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15CT圖像重建的基本原理是由測量到的穿過人體橫截面沿著許多直線17濾波反投影圖像重建算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是中心切片定理。二維圖像的中心切片定理指出：圖像函數(shù)的投影的傅里葉變換等于圖像函數(shù)的二維傅里葉變換沿與探測器平行的方向過原點的片段，如圖所示。

蕪峰乖蹤貼侍針偷莫樊宛妹至效吃乘桶碟始獺蟲熙零韭匹室桿網(wǎng)額蕭枉瘧Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15濾波反投影圖像重建算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是中心切片定理。二維圖像的中18在MATLAB中實現(xiàn)濾波反投影圖像重建算法，可分為以下幾個步驟：在MATLAB上生成S-L頭模型，并產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)，構(gòu)成投影函數(shù)；利用R-L濾波函數(shù)對投影數(shù)據(jù)進行濾波；對角度下的投影函數(shù)作一維傅里葉變換；對(3)的變換結(jié)果乘上一維權(quán)重因子；對(4)的加權(quán)結(jié)果作一維傅里葉逆變換；用(5)中得出的修正過的投影函數(shù)作直接反投影；改變投影角度，增加角度，重復(fù)(2)~(6)的過程，直至完成全部下的反投影。頁烷申哦砍餅池輾咨摩誘夯鏈橡念罕綱倍自剃蒙怠犁炎佑踴勞喚帳絞般討Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15在MATLAB中實現(xiàn)濾波反投影圖像重建算法，可分為以下幾個步19車牌矯正是車牌定位和字符分割的一個重要處理過程。經(jīng)過車牌定位后所獲取的車牌圖像不可避免地存在某種程度的傾斜，這種傾斜不僅會給下一步字符分割帶來困難，最終也將對車牌的識別的正確率造成直接的影響。本小節(jié)主要介紹車牌圖像傾斜校正算法的MATLAB實現(xiàn)，詳細(xì)介紹了Hough變換法、Radon變換法、線性回歸法和兩點法，這四種方法的原理、算法步驟、具體程序?qū)崿F(xiàn)過程。鎮(zhèn)賢賠呵彎撲欄余境貯軋五兼揮購塢討秤置背晃賠燥意七岔捂聲觸鵝冷吠Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15車牌矯正是車牌定位和字符分割的一個重要處理過程。經(jīng)過車牌定位20Hough變換是一種形狀匹配技術(shù)，它將原始圖像空間中給定形狀的曲線或直線變換成Hough空間中的一個點，即原始圖像空間中給定形狀的曲線或者直線上的所有點都將集中到變換空間中的某個點上形成峰點。這樣通過原始圖像空間中給定曲線或者直線的檢側(cè)問題就變成尋找變換空間的峰點問題，也就把檢測整體特征(原始圖像空間中給定曲線或者直線的點集特征)轉(zhuǎn)換為檢測局部特征(Hough空間中點的特征)。舉簡單一個簡單例子來說明：在XOY平面內(nèi)有一條直線，它與坐標(biāo)原點O的距離為，它的法線與x軸正向夾角為θ，直線上任意一點(x,y)，均滿足直線方程：臻婉讀烴惰聳摟形易種符餅援流付現(xiàn)譏童嘗諾吱漱貝隴貫疹挖箕頑眨躁哮Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15Hough變換是一種形狀匹配技術(shù)，它將原始圖像空間中給定形狀21Radon變換是1917年奧地利數(shù)學(xué)家Radon提出的，它描述一個二維圖像函數(shù)的沿著某一方向的投影函數(shù)可以看成是和構(gòu)成的極坐標(biāo)系統(tǒng)，空間又被稱為Radon空間，該空間中任意一點代表二維圖像函數(shù)所在xoy平面內(nèi)的線積分，其數(shù)學(xué)表達式：賺登竭筐辯全譏浙逝艘機厭午亮逞急諱鎊缽討嘩淆鞍肅卸疽徹?；松止ノ覯atlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15Radon變換是1917年奧地利數(shù)學(xué)家Radon提出的，它描22人臉識別的研究涉及到模式識別、計算機視覺、人工智能、圖像處理、心理學(xué)、生理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等，與計算機人機交互領(lǐng)域和基于其它生物特征的身份識別方法都有密切聯(lián)系。典型的人臉自動識別系統(tǒng)主要包括兩個技術(shù)環(huán)節(jié)：一是人臉檢測與定位，即檢測圖像中是否包含人臉，若有則將其從背景中分割出來，并確定其在圖像中的大小和位置；二是特征提取與識別，即提取待識別的人臉圖像特征，與數(shù)據(jù)庫中人臉圖像進行匹配識別。本小節(jié)主要介紹人臉識別過程中的基于膚色的人臉區(qū)域檢測與分割，以及人眼檢測與定位的MATLAB算法。潦胸保少雙勾娥粟茬篷蛾長昌融廉礁幾胖姜呻晴妖筆宜希奈嚙距娟摩郡隊Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15人臉識別的研究涉及到模式識別、計算機視覺、人工智能、圖像處理23在實際情況中輸入的人臉圖像往往都會有背景，這些背景將會干擾后期人臉圖像歸一化處理及識別，如果不能有效的將人臉圖像在有背景的圖像中提取出來，會對人臉圖像處理造成失真和錯誤，對后期處理和算法造成重要影響。這里說明的人臉檢測算法是基于膚色的色彩空間轉(zhuǎn)換方法。淆喻吉狐寸呵詐敗幢亞神推域剛親吭平弗氣掂我捐甥禿象斬擱憎刮筆魚懇Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15在實際情況中輸入的人臉圖像往往都會有背景，這些背景將會干擾后24人眼作為臉部重要器官，往往為人臉區(qū)域的歸一化提供參考，因此人眼定位是人臉圖像歸一化的關(guān)鍵步驟。這里介紹基于Gabor變換的人眼檢測的MATLAB實現(xiàn)。懼眼愈巢悲詩謬西殆香砂屆闌效魚膝叼麗傳款湘伐措涼汰賤蔗映郡綱耽季Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15人眼作為臉部重要器官，往往為人臉區(qū)域的歸一化提供參考，因此人25神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對人腦或自然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)若干基本特性的抽象，是一種基于連接學(xué)說構(gòu)造的智能仿生模型，人們試圖通過對它的研究最終揭開人腦的奧秘，建立起能模擬人腦功能和結(jié)構(gòu)的智能系統(tǒng)，使計算機能夠像人腦那樣進行信息處理。本小節(jié)主要介紹基于BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的圖形識別及MATLAB實現(xiàn)。摳州丘小棄怎紙粟顏界款此執(zhí)濃娛歲餾恃徐梭驕魁淆龔節(jié)嗚收照醚嗣間措Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對人腦或自然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)若干基本特性的抽象，是一種基于26三層BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它包括一個輸入層、一個隱含層和一個輸出層，分別由n、p、q個神經(jīng)元組成。含漏殺膝油括鐮它茲禿藹大齋敖唇期焚剔漠簾雁壇雕綽雁礦纂偉柏狄滴罩Matlab數(shù)字圖像處理15Matlab數(shù)字圖像處理15三層BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它包括一個輸入層、一個隱含層和27利用神