軟件工程畢業設計-基于imagej的圖像形狀與紋理處理(留存版)

　　

【正文】 圖進行紋理基元分析時，還需要其他的特征。在得到直方圖數據后，就可以計算它的均值和方差了。從一幅圖像中提取出什么樣的特征，需要根據用戶所關心的問題來決定。 y++) { offset = y*width。 開發 PluginFilter 插件（ PluginFrame 插 件 方 法 類 似 ）， 要 實 現 接口，其中提供了兩個方法： void run (ImageProcessor ip)和 int setup(String arg, ImagePlus imp)。 包：為用戶開發插件提供統一的窗口框架接口，包含了 Editor, Fonts, PlugInFrame, ThresholdAdjuster 等類。 ImageJ 社區在不斷的擴大， ImageJ 的插件技術也相應的流行。它可以創造密度直方圖和 譜線 輪廓 圖 。 本文通過為 ImageJ 圖 像處理軟件開發插件，完成了圖像形狀和紋理特征的提取工作，并分析提取結果，以及結果在后續的匹配識別和語義描述過程中的應用。近年來在形狀表示和匹配方面的工作還有有限元法（ Finite Element Method） [7]、旋轉函數（ Turning Function） [8]和小波描述符（ Wavelet Descriptor） [9]等方法。它們和共生矩陣的一個主要的差別在于：在 Tamura 表示中的所有紋理性質都是有現實意義的，與人的主觀 感受比較吻合，而從共生矩陣提取的紋理性質則可能沒有意義，更趨于理性化。從而使機器知道該如何處理目標。 六、進度安排 2021年 12月 18日 2021年 2月 22日 閱讀 圖像處理及 Java開發相關 資料，熟悉 課題的研究意義和用途 ； 2021年 2月 23日 2021年 3月 8日 完成開題報告；并深入 閱讀 ImageJ的源碼及了解圖像紋理處理的相關知識； 2021 年 3 月 9 日 2021 年 4 月 2 日 繼續深入理解圖像紋理與形狀的操作和編碼，閱讀 ImageJ 的源碼 ； 2021年 4月 3日 2021年 5月 15日 使用 Eclipse開發 ImageJ的圖像處理插件工具，完成圖像紋理與形狀處 理的功能 ； 2021年 5月 16日 2021年 6月 15日 跟據導師意見認真修改，校對論文初稿，最后完成論文； 2021年 6月 16日 2021年 6月 21日 準備畢業論文答辯； 七、參考文獻 [1]John Krumm and Steven A. Shafer． Texture Segmentation and Shape in the Same Image [J]． Computer Vision, 1995． Proceedings, Fifth International Conference on 2023 June 1995 Page(s):121—127． [2]Rafael and Richard ． Digital Image Processing Second Edition [M]． Prentice Hall, 2021． [3]Dengsheng Zhang, Guojun Lu． Review of shape representation and description techniques[J]． Pattern Recognition, Volume 37, Issue 1, January 2021, Pages 1—19． [4]Oswald Campesato． Java圖像編程實例庫 [M]． 北京：電子工業出版社 ， 2021． [5]Shuangbao Wang, Zegang Dong, Jim X. Chen et al． PPL: A wholeimage processing languageComputer Languages[J]． Systems amp。密度或灰度校正也 已經推出。 然而 問題 總是 變得更加復雜， 因為 形狀往往 被 噪聲，缺陷，任意歪曲和 破壞 。閱讀圖像處理與圖形學方面的資料。數字圖像處理作為一門學科 大約形成于 20世紀 60年代初期。圖像的輪廓特征主要針對物體的外邊界，而圖像的區域特征則關系到整個形狀區域。 指導教師（簽字） 年 月 日 審題小組組長（簽字） 年 月 日 天津大學本科生畢業設計（論文）開題報告 課題名稱 基于 ImageJ 的圖像形狀與紋理處理 學院名稱 軟件學院 專業名稱 軟件工程 學生姓名 指導教師 一、 課題的來源及意義 數字圖像處理方法的研究源于兩個 主要應用領域：其一是為了便于人們分析而對圖像信息進行處理；其二是為使機器自動理解而對圖像數據進行存儲、傳輸及顯示。它可以測量距離和角度。結合語義特征描述圖像。隨著信息化時代的到來，計算機領域引入了大量的圖像信息，比如衛星照 片，工程圖紙，檔案圖像，醫學圖像等等。而圖像特征在軍事安全領域的作用更是顯而易見，人臉識別和指紋識別技術已經是比較成熟且應用廣泛的技術。幾何特征的研究更多的在數學領域，包括周長、面積等。人們通常認為彩色對人的情感有著重要的影響。適合多種平臺，包括 Windows, Mac OS, Mac OS X 以及 Linux。用戶 編寫的 插件使人們有可能解決幾乎任何圖像處理或分析的問題。 包：對 ImageJ 的宏函數的定義，包含了 Functions, Interpreter, MacroRunner, Program, Symbol 和 Variable 等類，架構了 ImageJ 的宏結構。本文就是基于其在形狀和紋理特征分析功能方面的缺陷而開發了特征提取的插件。 } 其中 DOES_8G, DOES_STACKS, SUPPORTS_MASKING 均為程序定義的關鍵字，表示本插件只能處理 8 位棧內圖像，支持掩模操作。 天津大學 2021屆本科生畢業設計（論文） 10 第三章 基于實體的圖像特征提取及描述 特征提取的基本原理 圖像特征是指圖像的原始特性或屬性，是由于景物的物理與幾何特性使圖像局部區域的灰度產生明顯變化而 形成的，在圖像中存在著一些特殊的信息，這些信息使該圖像有別于其它圖像，這些特殊信息就是圖像的特征。 （ 1） 直方圖統計 直方圖是多種不同灰度的像素分布的概率統計，與紋理基元存在著一定的對應關系。 h += hist[j]。灰度共生矩陣的行和列分別是兩個像素的灰度級。jj++) for (int y=。 3) 相關 22211021103),(???? ?????? ??LiLjuujipijf （ 35） 否 是 否 是 開始 初始化數組 歸一化 遍歷結束 結束 矩陣元素加 1 像素對滿足 0度共生條件 天津大學 2021屆本科生畢業設計（論文） 14 其 中 各 變 量 分 別 定 義 ： ? ??????? 10101 ),(LiLj jipiu ?， ? ??????? 10102 ),(LjLi jipju ?，? ??? ?? ??? 10 102121 ),()(Li Lj jipui ?? ， ? ??? ?? ??? 10 102222 ),()(Lj Li jipuj ?? 。圖像的梯度信息的獲得是通過各種微分算子，它檢測了圖像中的跳變部分，如圖像中實體景物的邊緣和紋溝等尖銳部分。圖像經過邊緣提取和圖像分割等操作，就會得到實物的邊緣和區域，也就獲取了實物的形狀。 2) 圓形度 0R 和形狀復雜性 e 圖像的圓形度用來描述實物形狀接近圓形的程度，計算公式為： 20 /4 LSR ?? 是 否 開始 否 是 遍歷結束 計算過程 2 結束 計算條件 計算過程 1 天津大學 2021屆本科生畢業設計（論文） 18 0R 的范圍是 10 0 ??R ， 0R 值越大，則區域越接近圓形。iih。圖像的語義是人對圖像內容的理解，涉及到人在認識事物過程中的熟悉、推理、猜測、結論各個階段，是一個從模糊到理解的過程。在這個映射過程中，使用簇類作為基本的工具，簇類原型設計成一種易為人理解構件的概括，還可以從底層特征空間中發現簇的相似區域，每一個簇區代表著一個項目簇的原型，也 可以從中找到減維簇特征空間的差異，通過增加變化的順序和重新排序底天津大學 2021屆本科生畢業設計（論文） 21 層特征來降低特征空間的維數。對于圖像特征提取，利用第二章第三節介紹的基本 ImageJ 包，結合第三章介紹的實現方法，具體的實現步驟如下： i. 由于圖像的紋理和色彩關系不大，所以在 setup()方法中定義處理圖 像否 否 是 否 是 是 否 開始 顏色量化 深度優先遍歷 像素訪問過 生長一個區域 是小區域 進小區域棧 進種子區域棧 遍歷結束 是 遍歷結束 遍歷小區域棧 分配棧元素到某個種子區域 區域合并 結束 天津大學 2021屆本科生畢業設計（論文） 24 為 8bit 灰度圖像。熵值代表了圖像中包含的信息量。其他的特征量如和平均、和方差等基本的物理意義與上述討論的平均和方差的物理意義近似，這里不再贅 述。 iii. 利用公式計算各個參數。這個過程很容易用 IF－ THEN 的規則來表達，描述語義和相應的語義操作。 （ 2） 行為語義 ：側重于圖像表現的行為或動作，如動物捕食等。jjw。 e 值越大，區域越離散，即圖像是復雜形狀。 對目標進行形狀分析既可以基于區域本身特征 [13]也可以基于區域的邊界特征。 為了減輕計算量，從而實現計算機計算的可能性，先考慮將 圖像}1,2,1,0,)。如果圖像具有某個方向的紋理，則圖像在相應水平角度的灰度共生矩陣的相關值往往大于其他的方向的相關值。 y++) for (int x=。 歸一化值： Sjipjip /),(),( ?? ?? （ 32） 其中 S 為矩陣各元素之和。 均值的計算結果用 histMean 一個 double 數據來存儲。將直方圖的相似性進行比較，就可以發現紋理基元排列的周期性及緊密天津大學 2021屆本科生畢業設計（論文） 11 性等。圖像特征的提取，即從圖像中提取有用的信息和視覺特征。 int width = ()。 ImageJ 為用戶提供了一個插件集成開發環境，在這個環境里用戶不僅可以編輯和查看代碼，還可以編譯和運行代碼。 包：封裝了用戶開發插件時經常用到的方法，包括直方圖、剪貼板、圖像頭的獲取、彩色模型、編譯器、傅立葉變換等一系列方法。程序源碼是公開的，作者 Wayne Rasband ()是 NIH 研究服務部門的員工。它可以 打開 許多圖像格式，包括 TIFF 文件 ， GIF ， JPEG 格式， BMP 和 DICOM 以及 raw圖像格式 。顏色會激起觀察者不同的情感，不同顏色可能存在很大的差別，其表達的語義信息對不同對象有不同的理解。此外，為了使從不同視角獲取的目標圖像互相匹配，形狀特征還應具有平移、旋轉和縮放變換不變性。目前的研究多是基于圖像底層特征的提取，包括形狀、紋理和顏色等。圖像所包含的信息量往往很大，不僅有灰度，還有色彩；不僅有平面，還有立體等，其內容極為廣泛。并在此基礎上包含其他圖像處理功能以做補充。它支持標準的圖像處理功能，如 比較 ，銳化，平滑，邊緣檢測和中值濾波。目標就是 由大集合或從遠程分布式數據庫 得到的圖像可以被 不僅 是 研究人員 、 教育工作者和專業人士，而且由一般用戶 所共享 。 二、參考文獻 [1]圖像特征特點及其常用的特征提取與匹配方法 [EB/OL]． ． [2]John Krumm and Steven A. Shafer． Texture Segmentation and Shape in the Same Image [J]． Computer Vision, 1995. Proceedings, Fifth International Conference on2023 June 1995 Page(s):121—127． [3]Rafael and Richard ． Digital Image Processing Second Edition [M]． Prentice Hall, 20213． [4]Edward Angel． Interactive Computer Graphics [M]． ADDISONWESLEY,1997． [5]Shuangbao Wang, Zegang Dong, Jim X. Chen and Robert S. Ledley． PPL: A wholeimage processing language