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基于Hough变换的图像形状特征检测

作　者: 杨全银
导　师: 王欣
学　校: 山东大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 图像滤波边缘检测目标形状检测 Hough变换
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 953次
引　用: 12次
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内容摘要

人类对物体的识别最主要是对物体外形的识别,图像的形状检测在图像处理以及模式识别中是十分重要的。Hough变换作为目标形状特征提取的有效方法得到了广泛的应用。但Hough变换算法主要应用于二值图像(即边缘图像),因此在对灰度图像进行Hough变换前需要对其进行预处理(包括图像的滤波与边缘检测)。图像预处理作为Hough变换目标检测过程中重要的前期工作,其结果将直接影响检测结果的好坏。文中介绍了图像中常见的两种噪声,对图像的空间域噪声滤波做了一些研究,分析了高斯滤波与中值滤波的局限性,在双边滤波的基础上提出了一种基于多次中值抽取的双边滤波方法,该方法兼顾了空间邻域的相关性和像素强度的相似性,通过伪中值滤波选取强度滤波器的参考像素值,在平滑高斯噪声和椒盐噪声的同时更好地保护了边缘,与针对某一类特定噪声设计的传统滤波方法相比,该方法能够处理混有混合噪声(高斯噪声和椒盐噪声)的图像,并能够得到很好的滤波效果。同时,本文分析了几种经典的边缘检测算子,用迭代的双边滤波方法代替Canny算子中的高斯滤波过程或自适应滤波过程,在一定程度上避免了滤波过程给边缘带来的模糊,得到了更好的边缘检测结果。Hough变换作为图形目标检测的有效方法,能够检测直线、圆、椭圆和抛物线等众多解析图形,广义Hough变换对该方法做了一些推广,不再受图形解析表达式的限制,通过预先设置的查找表,能够检测任何图形目标。文中对这些方法都做了介绍,并对这些方法做了仿真。由于受到图像空间和参数空间离散化的影响,以及Hough变换自身的计算过程,使得传统Hough变换方法也有一些局限性,比如在高强度噪声下检测的结果不佳,计算量大,存储资源需求大等。文中分析了传统Hough变换的投票过程,指出传统方法对参数单元进行1值累加是不合理的,并且传统方法没有区分图像中的噪声点和直线上的点,介于此,提出了基于直线连接度量的Hough变换,既考虑了图像的全局信息,也考虑了图像中像点邻域的局部信息,使得参数空间中的峰值不再受到噪声的影响,同时也避免了图像中具有线性关系的特征点投票带来的虚假峰值。通过对传统Hough变换定义方式的修改,提出了基于模板匹配的Hough变换检测方法,在该方法中,每一个参数单元都确定了图像空间中的一个模板,通过该模板主动搜索图像空间中符合条件的特征点,特征点的个数作为参数单元的值,并记录图像中线段的端点坐标,完成图像中线段的检测与定位,能够节省大量的存储资源。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第一章绪论  12-18
  1.1 引言  12-14
  1.2 图像检测方法研究现状  14-15
  1.3 本文研究的主要内容  15-18
    1.3.1 数字图像预处理  15-16
    1.3.2 Hough变换  16-18
第二章数字图像的预处理  18-35
  2.1 空间域图像滤波方法  18-29
    2.1.1 噪声  18-19
    2.1.2 高斯噪声的滤波  19-22
    2.1.3 椒盐噪声的滤波  22-24
    2.1.4 基于多次中值抽取的图像双边滤波方法  24-26
    2.1.5 实验结果与分析  26-29
  2.2 图像的边缘检测  29-35
    2.2.1 几种常用的边缘检测方法  29-32
    2.2.2 基于自适应平滑滤波的边缘检测方法  32-33
    2.2.3 实验结果与分析  33-35
第三章 Hough变换目标形状特征检测的基本方法  35-49
  3.1 Hough变换检测直线  35-38
  3.2 Hough变换检测圆  38-40
  3.3 Hough变换检测椭圆  40-42
  3.4 广义Hough变换  42-44
  3.5 实验结果与分析  44-49
第四章改进的Hough变换直线检测方法  49-62
  4.1 基于直线连接度量的Hough变换  49-55
    4.1.1 传统Hough变换的局限  49-51
    4.1.2 直线连接度量  51-53
    4.1.3 实验结果与分析  53-55
  4.2 基于模板匹配的Hough变换  55-62
    4.2.1 传统Hough变换定义方式的修改  55-57
    4.2.2 算法原理  57-60
    4.2.3 实验结果与分析  60-62
第五章总结与展望  62-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间发表论文  68-69
学位论文评阅及答辩情况表  69

基于Hough变换的图像形状特征检测

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