基于数学形态学的彩色图像边缘检测算法研究-计算数学专业论文.docx

万方数据 万方数据 A Dissertation Submitted for the Degree of Master Research of Color Image Edge Detection Algorithm based on Mathematical Morphology By Chenman Hefei University of Technology Hefei, Anhui, P.R.China April, 2014 万方数据 万方数据 致谢 致 谢 盛年不再来，一日难再晨，两年半的研究生学习生涯随着硕士论文的完稿也 即将走向尾声。在这两年多的时间里，我得到了许多的关怀和帮助，借此之际， 谨此向大家表达我最诚挚的谢意。 首先我要深深感谢我的导师朱晓临教授！从我踏进数学学院的那刻开始，朱 老师就以老师加家长的身份在潜移默化，一点点的教育、影响着我。在这将近三 年的硕士研究生期间，深深受益于朱老师的关心、爱护和谆谆教导。学术方面， 每周一期的研讨班让我从一个图像处理的门外汉成长为一个有一定基础的学习 者，虽然只收获了皮毛，但我深怀感恩。生活方面，您关怀备至，让我觉得您就 是我们的家长。作为一名研究生导师，您时常为我们指点迷津，让人如沐春风。 您渊博的理论知识、严谨的治学态度、抱诚守真地工作原则……，无一不深深的 刻在我的脑海里，是我以后学习、生活及工作上最好的楷模。能够师从朱老师， 是我最庆幸的事。 同时，我要感谢所有教导过我、关心过我的老师。正是因为有了他们严格、 无私、高质量的教学与指导，我才能在这短短两年多的学习过程中汲取专业知识 和迅速提升能力。 感谢计算机科学与模拟仿真研究所的所有师兄师姐以及学弟学妹们，我们因 为朱老师而相聚在这里，是茫茫人海中难得的缘分。感谢你们在我学习和生活上 给予的帮组和陪伴，因为有你们，我的硕士论文才能较满意的完成；因为有你们， 我的研究生生涯才会过的更精彩。 我还要感谢一直关心与支持我的同学和朋友们！感谢我的室友、感谢 38 班的 全体研究生同学，两年多来，我们朝夕相处，共同进步，感谢你们给予我的所有 关心和帮助。因为你们的存在，我的生活、学习才更完整。 最后，需要特别感谢我的父母、我的家人。他们是我十多年求学道路上的坚 强后盾，在我面临人生选择的迷茫之际，为我排忧解难、出谋划策，他们对我无 私的爱与照顾是我不断前进的动力。 作者：陈嫚 2014 年 04 月 I 摘要 摘 要 本 文 研 究 彩 色 图 像 边 缘 检 测 技 术 ； 利 用 数 学 形 态 学 及 各 类 彩 色 空 间的 优点,建 立新的 彩色图 像边缘检 测算法 模型 。 第 一 章 简 要 介 绍 了 彩 色 图 像 边 缘 检 测 技 术 的 研 究 背 景 、 意 义 和 发 展历 程 ， 数 学 形 态 学 的 发 展 历 程 ； 分 析 了 边 缘 检 测 技 术 的 发 展 趋 势 及 存 在 的 问 题。 第 二 章 介 绍 了 几 类 基 本 彩 色 空 间 及 其 之 间 的 相 互 转 换 和 彩 色 图 像 边缘 检测技术 的主要 方法 。 第 三 章 介 绍 了 数 学 形 态 学 的 基 本 理 论 知 识 ， 提 出 将 其 用 于 彩 色 图 像边 缘检测所 要解决 的问 题及改进 的方向 。 第 四 章 针对 数 学 形 态 学 用 于 彩 色 图 像 边 缘 检 测 时 的 局 限 性 ， 提出 一种 改 进 的 模 糊 形 态 学 算 法 。 算 法 将 模 糊 形 态 学 算 法 由 原 来 处 理 灰 度 图 像 的 标 量 运 算 推 广 到 彩 色 图 像 的 矢 量 运 算 ， 并 在 此 基 础 上 改 进 了 模 糊 增 强 公 式 ， 同时引入 变形虫 结构 元素进行 边缘提 取。 第五章为 解决彩 色图 像边缘检 测中出 现的 RGB 空间中 向量排 序 、边缘 准 确 定 位 以 及 抗 噪 性 问 题 ， 提 出 了 一 种 基 于 形 态 学 变 形 虫 （ 自 适 应 结 构 元 素）并联 合使 用 HSV 空间 和 RGB 空间 的彩色图 像边缘 检测 算法。首 先 在 HSV 空间中 计算变 形 虫结构元 素，克 服 了 传统形态 学结构 元素 选择不合 理 的缺点； 然后借助 HSV 空间中 的度量 ， 并将其转 换到 RGB 空间中完 成向 量的排序 ；再 在 RGB 空间中，通过计 算上 述变形虫 结构元 素中 像素间距 离 最小值定 义边缘 强度 ，不仅避 免了 HSV 空 间边缘定 位不准 确的 问题，而 且 提高了算 法的抗 噪性 ；最后借 用 Canny 算 子的思想 得