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计算机智能拼图V2.0系统实现及颜色算法研究

作　者: 姬照中
导　师: 葛庆平
学　校: 首都师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 自动拼图图像分割颜色直方图边缘跟踪基于颜色的图像检索
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 47次
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内容摘要

计算机自动拼图是利用拼块的形状、颜色和纹理特征实现计算机对图像的自动拼接,拼图问题是机器视觉、图像分析和模式识别领域中一个实际应用课题,它涉及到形状描述、边界匹配、特征提取、相似性度量等很多机器视觉知识。它可以作为教育软件展示使用颜色、纹理和形状进行图像匹配的过程,也可以应用于考古中的文物碎片拼接、公安机关的物证碎片复原以及生物研究等领域。计算机自动拼图系统第一版(简称JPT V1.0)实现了利用拼块颜色和形状特征对计算机制作的模拟拼图进行自动拼接。JPT V2.0在第一版的基础上,添加了摄像头和扫描仪采集实际拼块图像的功能,并根据拼块图像的自身特点提出了基于背景点的区域生长算法和单个拼块提取算法,同时改进的拼块匹配算法,提出了两种应用拼块的颜色信息进行匹配的方法。在系统设计中创建可以复用的类,得到对外接口的统一,使项目能很好地做到承前启后,便于程序的不断升级与维护。主要工作体现在以下几个方面:1.实现对摄像头和扫描仪的控制,完成对拼块图像的采集。2.实现了对采集的拼块图像进行分割、去噪和提取等预处理工作。提出了一种基于背景的八邻域区域生长算法。3.针对计算机智能拼图中拼块匹配的问题,提出了两种应用拼块的颜色信息进行匹配的方法。颜色粗匹配算法采用符合人类视觉特性的HSV颜色空间,利用人对颜色的感知特性对颜色分量进行非等间隔的量化并形成特征矢量,应用直方图相交距离进行了特征的匹配。4.颜色精确匹配算法了利用拼块边缘颜色进行拼块的匹配。使用边缘跟踪技术得到图像的边缘,并结合角点检测和匹配边缘的特点得到拼块不同匹配方向的边缘。为了增强算法的鲁棒性利用拼块边缘连续的小区域进行匹配。在匹配小区域时应用了基于颜色的图像检索技术。5.软件系统结构与设计,起到了很好地承前启后,实现了程序的升级与维护。运用合理的设计模式进行软件结构的设计。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章引言  9-13
  1.1 课题的研究背景  9-10
  1.2 论价值和实际意义  10-11
  1.3 国内外研究概况  11
  1.4 课题的研究内容  11-12
  1.5 本文的组织结构  12-13
第2章拼块图像的采集  13-29
  2.1 摄像头设备及其相关开发  13-21
    2.1.1 摄像头设备  13-14
    2.1.2 大恒DH-SV1311FC  14-16
    2.1.3 DH-SV1311FC数字摄像头的软件开发  16-18
    2.1.4 实现摄像头采集图像  18-21
  2.2 扫描仪设备及其相关开发  21-28
    2.2.1 扫描仪设备  21
    2.2.2 标准TWAIN库  21-23
    2.2.3 实现扫描仪采集图像  23-28
  2.3 本章小结  28-29
第3章采集拼块图像的预处理  29-43
  3.1 图像分割  29-37
    3.1.1 基本的分割算法  30
    3.1.2 采集拼块图像的特征  30-33
    3.1.3 适用于实际拼块图像的分割算法  33-36
    3.1.4 分割效果  36-37
  3.2 平滑拼块边缘  37-39
  3.3 单个拼块图像的提取  39-41
    3.3.1 提取单个拼块图像  39-40
    3.3.2 存储拼块  40-41
  3.4 本章小结  41-43
第4章基于颜色特征的拼块匹配的核心算法  43-69
  4.1 基于内容的图像检索算法  43-46
    4.1.1 基于内容的图像检索算法概述  43
    4.1.2 基于内容的图像检索的特点  43-44
    4.1.3 基于内容的图像检索的关键技术  44-46
  4.2 基于颜色特征的图像检索算法  46-57
    4.2.1 基于颜色特征的图像检索算法概述  46
    4.2.2 颜色空间  46-49
    4.2.3 特征提取  49-55
    4.2.4 相似度计算  55-57
  4.3 基于区域颜色的粗匹配算法  57-64
    4.3.1 拼块的规则和特点  57-58
    4.3.2 按方向匹配拼块  58-59
    4.3.3 局部直方图匹配  59-62
    4.3.4 新的颜色量化方法  62-64
  4.4 基于边缘颜色的精确匹配算法  64-67
    4.4.1 边缘提取  64-66
    4.4.2 基于边缘颜色的精确匹配  66-67
  4.5 本章小结  67-69
第5章 JPTV2.0拼图教育游戏软件  69-81
  5.1 系统概述  69-72
    5.1.1 JPTV2.0版新功能分析  70-72
  5.2 系统设计  72-75
    5.2.1 体系结构设计  72
    5.2.2 系统中的新增加类和结构体  72-75
  5.3 系统实现  75-76
    5.3.1 自动拼接的核心控制  75-76
      5.3.1.1 用户输入控制信息  75
      5.3.1.3 自动拼接的内部机制  75-76
  5.4 效果显示  76-79
  5.5 本章小结  79-81
第6章总结与展望  81-83
  6.1 全文工作总结  81-82
  6.2 今后工作的展望  82-83
参考文献  83-87
攻读硕士学位期间参与的学术活动  87-89
  一、发表的学术论文和已获成果  87
  二、参加的学术研讨会  87
  三、参与的主要科研项目  87-89
附录  89-95
  "CNU JPTV1.0拼图教育游戏软件"计算机软件著作权登记  89-90
  "CNU JPTV2.0拼图教育游戏软件"计算机软件著作权登记  90-91
  首都师范大学07-08学年度学生科研成果二等奖证书(本人为学生科研立项小组组长)  91-92
  部分扫描仪采集的实验用图  92-95
致谢  95

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