基于边缘检测法的运动目标的提取本科毕业论文.doc
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1、LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业论文题 目 基于边缘检测法的运动目标的提取 基于边缘检测法的运动目标的提取Edge detection method based on the moving object extraction毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均
2、已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成
3、果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、
4、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的
5、观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、
6、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三
7、、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日摘要在智能视频监控、运动分析应用中,一个基础而又关键的任务是从视频序列中实时地检测和提取出运动目标,以便于对运动目标进行检测和跟踪。当前边缘检测技术应用广泛、发展非常迅速。它是图像处理的一项重要内容,在模式识别、图像理解
8、、人工智能等领域发挥着重要作用。本论文是基于边缘检测法的运动目标的提取。运动目标的提取分为,图像采集、图像灰度化、图像滤波、图像边缘检测几个主要步骤。本文先介绍了图像处理及边缘检测的一些基本内容,然后完成整体流程,通过理论分析从Roberts算子,Sobel算子,LoG算子,Canny算子四种典型的边缘检测算法选择最佳算法Canny算法,通过Matlab编程仿真对调用各算子函数算法进行实现,最终完成边缘检测及运动目标的提取。关键词:Canny算子;边缘检测;两帧差分;运动目标提取AbstractIn the applications of intelligent video surveilla
9、nce and motion analysis ,a basic but crucial task in real time from video sequences is to detect and extract the moving targets, so that to detect and track the moving target . The current edge detection technique is widely used, and is developing very rapidly. It is an important content of image pr
10、ocessing, in areas such of pattern recognition, image understanding, artificial intelligence and other areas plays an important role.Edge detection of the moving object extraction is studied in this paper. The extraction of moving targets are divided into, image acquisition, image gradation, image f
11、iltering, image edge detection . This article first introduced the image procession and edge detection with some basic content, and then through theoretical analysis from Roberts operator, Sobel operator, LoG operator, Canny operator four typical edge detection algorithm to selects the best algorith
12、m Canny algorithm. Through Matlab simulation of the operater function algorithm implementation , the goal of edge detection and moving object extraction has been achieved.Keywords:Canny operator; Edge detection; Two difference method; Moving object extraction目录第1章 绪论1第2章 边缘检测概述及各算子介绍32.1边缘检测概述32.2 边
13、缘检测算子62.2.1 微分算子62.2.2 高斯拉普拉斯算子(Laplacian of a Gaussian,LoG)82.2.3 Canny算子9第3章 基于边缘检测的运动目标提取算法选择及实现133.1应用软件介绍133.2 算法的选择133.3 Canny算法基本原理143.4 基本流程与实现143.4.1基本流程图143.4.2 图像采集及预处理153.4.3 图像背景处理163.4.4 高斯滤波173.4.5 基于Canny算子的边缘检测173.4 不同算子比较19第4章 总结22参考文献23附录251:论文应用程序252:外文文献283:外文翻译37致谢45第1章 绪论图像是一种
14、重要的信息源,图像处理的最终目的就是要帮助人类理解信息的内涵。数字图像处理技术的研究内容涉及光学系统、微电子技术、计算机科学、数学分析等领域,是一门综合性很强的边缘学科。随着计算机技术的迅猛发展,图像处理技术已经广泛应用于各个领域。近30年来该技术取得了令人瞩目的成就1。数字图像边缘检测技术起源于20世纪20年代,当时受条件的限制一直没有取得较大进展,直到20世纪60年代后期电子技术、计算机技术有了相当的发展,数字图像边缘检测处理技术才开始进入了高速发展时期。经过几十年的发展,数字图像边缘检测处理技术目前己经广泛应用于工业、微生物领域、医学、航空航天以及国防等许多重要领域,多年来一直得到世界各
15、科技强国的广泛关注2。数字图像边缘检测处理技术在最近的10年发展尤为迅速,每年均有数以百计的新算法诞生,其中包括canny算法、小波变换等多种有相当影响的算法,这些算法在设计时大量运用数学、数字信号处理、信息论以及色度学的有关知识,而且不少新算法还充分吸取了神经网络、遗传算法、人工智能以及模糊逻辑等相关理论的一些思想,开阔了进行数字图像边缘检测处理的设计思路2。数字图像边缘检测处理,即用计算机对图像的边缘进行处理,这一技术是随着计算机技术发展而开拓出来的一个新的应用领域,汇聚了光学、电子学、数学、摄影技术、计算机技术等学科的众多方面。图像边缘检测处理作为一门学科已经被美国数学学会列为应用数学的
16、一个研究分支。在其短暂的发展历史中,已经被成功的应用在几乎所有与成像有关的领域。近年来,图像分析和处理紧紧围绕理论、实现、应用三方面迅速发展起来。它以众多的学科领域为理论基础,其成果又渗透到众多的学科中,成为理论实践并重,在高新技术领域中占有重要地位的新兴学科分支。边缘检测是一个基本的工具用于大多数图像处理应用程序获得信息从帧作为前体的一步特征提取和对象分割。这过程检测对象的轮廓和边界对象和背景之间的图像。一个边缘检测滤波器也可以用来改善出现模糊或反锯齿的视频流。基本的边缘检测算子是一个矩阵的面积梯度运算,以确定不同的像素之间的方差水平。的边缘检测算子来计算所选择的像素为中心的矩阵区域的中心的
17、形成的矩阵。如果矩阵区域的值,这是一个给定的阈值以上,则中间的像素被分类为边缘。基于梯度的边缘探测器是Roberts,Prewitt和Sobel算子的例子。所有的基于梯度的算法的计算强度正交给对方,常用的垂直和水平方向的斜率。斜坡的不同组成部分的贡献相结合,得到的边缘强度的总价值3 。随着科技的发展,许多高新知识都已经在图像处理上得到了广泛应用,并取得了较好的效果,但是,一些经典的图像处理方法仍然有其生命力,实际应用中还是离不开一些基本的技术。Matlab是一种向量语言,它非常适合于进行图像处理。而边缘检测是图像处理中基础且重要的课题,图像分析和理解的第一步常常是边缘检测4。当前边缘检测技术应
18、用广泛、发展非常迅速。它是图像处理的一项重要内容,在模式识别、图像理解、人工智能等领域发挥着重要作用。传统的边缘检测算法面临着许多难以克服的问题,同时由于图像本身的复杂性和边缘检测技术发展所遇到的难题,边缘检测本身也是一个难题。然而,至今发表的有关边缘检测的理论和方法尚存在许多不足之处,比如在检测精度和去噪方面很难达到令人满意的效果。本论文主要包括两部分,第一部分是基础部分,包括前两章内容,主要介绍了基础概念和基本特性,以及Matlab在本课题中的应用;第二部分是课题研究部分,包括第三章和第四章,主要介绍基本理论和方法在Matlab中的仿真和结果分析。基础部分中,第一章是绪论,绪论部分主要介绍
19、研究背景、研究目的和意义以及研究现状。第二章是图像边缘检测的概述、边缘检测的原理以及算法,其中会介绍到Robert算子、Sobel算子、Prewitt算子、拉普拉斯(Laplacian)算子、Canny算子、拉普拉斯高斯(LOG)算子等等。主要是Matlab在图像处理中的应用简单介绍。课题研究部分,第三章是依照课题所需进行算法选择和基本流程确定,然后按照流程进行编程。最后一章是仿真程序及结果分析,总结课题研究。第2章 边缘检测概述及各算子介绍2.1边缘检测概述边缘检测是图像处理和计算机视觉中的术语,尤其在特征检测和特征抽取领域,是一种用来识别数字图像亮度骤变点即不连续点的算法。尽管在任何关于分
20、割的讨论中,点和线检测都是很重要的,但是边缘检测对于灰度级间断的检测是最为普遍的检测方法5。虽然某些文献提过理想的边缘检测步骤,但自然界图像的边缘并不总是理想的阶梯边缘。相反,它们通常受到一个或多个下面所列因素的影响:1.有限场景深度带来的聚焦模糊;2.非零半径光源产生的阴影带来的半影模糊;3.光滑物体边缘的阴影;4.物体边缘附近的局部镜面反射或者漫反射。一个典型的边界可能是(例如)一块红色和一块黄色之间的边界;与之相反的是边线,可能是在另外一种不变的背景上的少数不同颜色的点。在边线的每一边都有一个边缘。图像的边缘是指图像局部区域亮度变化显著的部分。该区域的灰度剖面一般可以看做一个阶跃,即从一
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