1、本科生毕业论文（设计）开题报告表论文(设计)名称 图像分割和特征提取技术研究论文（设计） 来源 导师选题论文（设计）类型 设计 指导教师学生姓名 学号 班级 电信1、研究或设计的目的和意义 ：图像分割是图像处理中的一项关键技术，也是一经典难题，发展至今仍没有找到一个通用的方法，也没有制定出判断分割算法好坏的标准。对近几年来出现的图像分割方法作了较为全面的综述，探讨了图像分割技术的发展方向，对从事图像处理研究的科研人员具有一定的启发作用。图像分割是图像分析的第一步，图像分割接下来的任务，如特征提取、目标识别等的好坏，都取决于图像分割的质量如何。由于该课题的难度和深度，进展比较缓慢。图像分割技术自
2、 20 世纪 70 年代起一直受到人们的高度重视，虽然研究人员针对各种问题提出了许多方法，但迄今为止仍然不存在一个普遍适用的理论和方法。另外，还没有制定出选择适用分割算法的标准，这给图像分割技术的应用带来许多实际问题。最近几年又出现了许多新思路、新方法或改进算法，对一些经典方法和新出现的方法作了概述，并将图像分割方法分为阈值分割方法、边缘检测方法、区域提取方法和结合特定理论工具的分割方法 4类。然而，对图像分割的效果好坏或正确与否，还没有一个统一的评价判断准则。不同的分割方法对同一幅图像的分割效果是不同的，而且同一种分割方法对一幅图像在不同空间下的分割效果也是不同的。21 世纪是一个充满信息的
3、时代，图像作为人类感知世界的视觉基础，是人类获取信息、表达信息和传递信息的重要手段。首先，视觉是人类最重要的感知手段，图像又是视觉的基础，因此，数字图像成为心理学、生理学、计算机科学等诸多领域内的学者们研究视觉感知的有效工具。其次，图像处理在军事、遥感、气象等大型应用中有不断增长的需求。以上说明本次的基于 MATLAB 图像分割算法研究对社会需求具有重要意义。二、研究或设计的国内外现状和发展趋势：自 20 世纪 70 年代起图像分割一直受到人们的高度重视，至今已提出上千种分割算法，但因尚无通用的分割理论，现提出的分割算法大都是针对具体问题的，并没有一种适合所有图像的通用分割算法。另外，还没有制
4、定出选择适用分割算法的标准，这给图像分割技术的应用带来许多实际问题。最近几年又出现了许多新思路、新方法或改进算法，对一些经典方法和新出现的方法作了概述。并将图像分割方法分为阈值分割方法、边缘检测方法、区域提取方法和结合特定理论工具的分割方法。早期的图像研究中，图像的分割方法主要可以分为两大类:一类是边界方法，这种方法的假设是图像分割结果的某个子区域在原来的图像中一定会有边缘存在；一类是区域方法，这种方法的假设是图像分割结果的子区域一定会有相同的性质，而不同区域的像素没有共同的性质。这两种方法都有缺点和优点，有的学者也试图把两者结合起来进行图像分割，随着计算机处理能力的提高，很多方法不断涌现，如
5、基于彩色分量分割、纹理图像分割。所使用的教学工具和实验手段也是不断的扩展，从时域信号到频域信号处理，近来小波变换也应用在图象分割中。3、主要研究或设计内容，需要解决的关键问题和思路：图像信号因其传递信息的丰富性，在科学研究与生产实践中有着极其重要的应用，特别在公共事务管理中，存在着大量图像处理应用需求。在图像信息应用中，利用图像分割技术，能够有效地从原始图像中，提取目标信息，从而为图像数据库管理，图像信息检索与应用等提供可靠的技术保障。作为一种成熟的应用软件，matlab 有着强大的数字图像处理功能。本课题要求以之作为应用开发平台，研究不同噪声水平下，分割方法选择、实现及其效果评估，具有一定的
6、应用价值和现实可行性。基于原始图像及其特征分析，应用不同的算法，进行图像分割方法研究与效果比较。1、自适应阈值图像分割：自适应阈值与像素坐标、图像像素的本身性质和局部区域性质相关，是根据空间信息和灰度信息确定。它的思想是首先设定图像的一个阈值 T，将图像分割成一系列互不重叠的子图像，计算出每个子图像的阈值;然后将计算出来的阈值构成一个矩阵,并对其进行插值,通过插值获得所有像素的阈值,使之成为与原图像像素数目相同大小的矩阵,设得到的矩阵为 y，最后将图像每一像素的灰度大小与矩阵 y 比较,设目标物体为图像中较亮的部分,如该点灰度值比矩阵 y 对应原素值大,则判为目标,反之则判为背景，实现动态分割
7、。2、K-means 图像分割：K-means 原理为首先取 k 个初始类均值，计算其它每个像素到这 k 个初始均值的距离，找出最小距离，把像素归入最近的类群，再计算新的类群的均值，然后计算每个像素到 k 个新类均值的距离，重新归类，修改新的类均值，迭代执行前面的步骤直到新旧类均值之差小于某一阈值。3、分水岭图像分割：由于分水岭分割对图像中的噪声比较敏感，而且容易产生过度分割，应首先用 Sobel算子计算获得梯度图像，再对梯度图像进行阈值处理，用阈值限制梯度图像以达到消除灰度值的微小变化产生的过度分割，获得适量的区域，再对这些区域的边缘点的灰度级进行从低到高排序，然后在从低到高实现淹没的过程，
8、再对梯度图像进行分水岭变换。分水岭变换是指将原图像转换成一个标记图像，其中所有属于同一集水盆的点均被赋予同一个标记，并用一个特殊的标记来标识分水岭上的点。四、工作的主要阶段、进度与时间安排：试用 MATLAB 编写基于边缘分割和基于分水岭算法来实现。MATLAB 具有强大的计算功能和丰富的工具箱函数。它提供的图像处理工具箱，包含了许多常用的图像处理函数，支持许多图像处理操作。可方便地调用工具箱中现成的函数，把精力集中在方法的实现上而不是基础操作的编程上，从而能大大提高研究效率。1 月 14 日2 月 28 日根据毕业设计选题和任务书，查阅相关资料，完成开题报告；2 月 29 日3 月 20 日
9、深入理解相关文献，掌握相关理论；3 月 20 日 4 月 9 日 MATLAB 软件实现相关理论；4 月 10 日5 月 10 日总结归纳所学理论和软件实验结果，完成毕业论文的书写、修改和最终定稿；5 月 11 日 6 月准备毕业论文答辩，进行毕业论文正式答辩；预期目标：利用 MATLAB 软件的图像处理功能，根据图像分割的边缘分割算法和基于分水岭算法，最终通过编程实现对图像的分割，并分析讨论所得结果。五、阅读的主要参考文献及资料名称：1马英辉,韩焱. 彩色图像分割方法综述J. 科技情报开发与经济,2006,04:158-159. 2李然. 基于改进分水岭算法的图像分割J. 电脑知识与技术.
10、2011(16). 3沈晶,杨学志. 一种新的边缘保持分水岭的图像分割算法J. 工程图学学报. 2009(05). 4龚声蓉,刘纯平,王强等编著.数字图像处理与分析M. 清华大学出版社, 2006. 5徐建华编著.图像处理与分析M. 科学出版社, 1992. 6马洪明,杨秀丽编著.数字图像处理M. 电子科技大学出版社, 2003.六、指导教师意见和建议：比较认真地完成了任务书的工作量，方案合理可行，态度积极，对完成论文的书写时间安排正确，接下来建议认真完成论文初稿的设计工作。指导教师（签字）： 年 月 日说明：1、论文（设计）类型：A 理论研究；B应用研究；C设计等；2、论文（设计）来源：指来源于科研项目、生产/社会实际、教师选题或其他（学生自拟）等；3、各项栏目空格不够，可自行扩大。
