图像预处理作业流程

原始图像输入图像预处理步骤：原始图像输入图像灰度化图像灰度化图像增强图像增强图像滤波图像滤波图像二值化图像二值化图像表盘定位图像表盘定位图2.2图像预处理步骤图2.2系统功效实现方法系统功效实现关键依靠图像处理技术，根据上面步骤一一实现，每一部分具体步骤以下：1原始图像：由数码相机或其它扫描装置拍摄到图像；2预处理：对采集到图像进行灰度化、图像增强，滤波、二值化等处理以克服图像干扰；3字轮定位：用图像剪切方法获取仪表字轮；4字符分割：利用字符轮廓凹凸检测定位分割方法得到单个字符；5字符识别：利用模板匹配方法和数据库中字符进行匹配从而确定出字符，得到最终仪表示数。2.3.1MATLAB介绍MATLAB是美国MathWorks企业出品商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析和数值计算高级技术计算语言和交互式环境，关键包含MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是矩阵试验室（MatrixLaboratory）简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB能够进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其它编程语言程序等，关键应用于工程计算、控制设计、信号处理和通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计和分析等领域。MATLAB基础数据单位是矩阵，它指令表示式和数学、工程中常见形式十分相同，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同事情简捷得多，而且mathwork也吸收了像Maple等软件优点,使MATLAB成为一个强大数学软件。在新版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA支持。能够直接调用,用户也能够将自己编写实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，另外很多MATLAB爱好者全部编写了部分经典程序，用户能够直接进行下载就能够用。2.3.2MATLAB优势和特点1、MATLAB优势(1)友好工作平台和编程环境MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB函数和文件，其中很多工具采取是图形用户界面。包含MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件浏览器。伴随MATLAB商业化和软件本身不停升级，MATLAB用户界面也越来越精巧，愈加靠近Windows标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本MATLAB提供了完整联机查询、帮助系统，极大方便了用户使用。简单编程环境提供了比较完备调试系统，程序无须经过编译就能够直接运行，而且能够立即地汇报出现错误及进行犯错原因分析。(2)简单易用程序语言MATLAB是一个高级矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户能够在命令窗口中将输入语句和实施命令同时，也能够先编写好一个较大复杂应用程序（M文件）后再一起运行。新版本MATLAB语言是基于最为流行C＋＋语言基础上，所以语法特征和C＋＋语言极为相同，而且愈加简单，愈加符合科技人员对数学表示式书写格式。使之更利于非计算机专业科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域关键原因。(3)强大科学计算机数据处理能力MATLAB是一个包含大量计算算法集合。其拥有600多个工程中要用到数学运算函数，能够方便实现用户所需多种计算功效。函数中所使用算法全部是科研和工程计算中最新研究结果，而前经过了多种优化和容错处理。在通常情况下，能够用它来替换底层编程语言，如C和C++。在计算要求相同情况下，使用MATLAB编程工作量会大大降低。MATLAB这些函数集包含从最简单最基础函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换复杂函数。函数所能处理问题其大致包含矩阵运算和线性方程组求解、微分方程及偏微分方程组求解、符号运算、傅立叶变换和数据统计分析、工程中优化问题、稀疏矩阵运算、复数多种运算、三角函数和其它初等数学运算、多维数组操作和建模动态仿真等。(4)出色图形处理功效图形处理功效MATLAB自产生之日起就含有方便数据可视化功效，以将向量和矩阵用图形表现出来，而且能够对图形进行标注和打印。高层次作图包含二维和三维可视化、图象处理、动画和表示式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本MATLAB对整个图形处理功效作了很大改善和完善，使它不仅在通常数据可视化软件全部含有功效（比如二维曲线和三维曲面绘制和处理等）方面愈加完善，而且对于部分其它软件所没有功效（例图形光照处理、色度处理和四维数据表现等），MATLAB一样表现了出色处理能力。同时对部分特殊可视化要求，例图形对话等，MATLAB也有对应功效函数，确保了用户不一样层次要求。另外新版本MATLAB还着重在图形用户界面（GUI）制作上作了很大改善，对这方面有特殊要求用户也能够得到满足。(5)应用广泛模块集合工具箱MATLAB对很多专门领域全部开发了功效强大模块集和工具箱。通常来说，它们全部是由特定领域教授开发，用户能够直接使用工具箱学习、应用和评定不一样方法而不需要自己编写代码。现在，MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用很多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型估计、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP和通讯、电力系统仿真等，全部在工具箱（Toolbox）家族中有了自己一席之地。(6)实用程序接口和公布平台新版本MATLAB能够利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库，将自己MATLAB程序自动转换为独立于MATLAB运行C和C++代码。许可用户编写能够和MATLAB进行交互C或C++语言程序。另外，MATLAB网页服务程序还许可在Web应用中使用自己MATLAB数学和图形程序。MATLAB一个关键特色就是含有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱特殊应用子程序。工具箱是MATLAB函数子程序库，每一个工具箱全部是为某一类学科专业和应用而定制，关键包含信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面应用。(7)应用软件开发（包含用户界面）在开发环境中，使用户更方便地控制多个文件和图形窗口；在编程方面支持了函数嵌套，有条件中止等；在图形化方面，有了更强大图形标注和处理功效，包含对性对起连接注释等；在输入输出方面，能够直接向Excel和HDF5进行连接。2、MATLAB特点(1)此高级语言可用于技术计算；(2)此开发环境可对代码、文件和数据进行管理；(3)交互式工具能够按迭代方法探查、设计及求解问题；(4)数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化和数值积分等；(5)二维和三维图形函数可用于可视化数据；(6)多种工具可用于构建自定义图形用户界面；(7)多种函数可将基于MATLAB算法和外部应用程序和语言（如C、C++、Fortran、Java、COM和MicrosoftExcel）集成。2.3.3MATLAB图像处理MATLAB一开始时是一个专门用于矩阵数值计算软件，从这一点上也能够看出，它在矩阵运算上有自己独特特点。实际上MATLAB中绝大多数运算全部是经过矩阵这一形式进行。这一特点也就决定了MATLAB在处理数字图像上独特优势。理论上讲，图像是一个二维连续函数，然而在计算机上对图像进行数字处理时候，首先必需对其在空间和亮度上进行数字化，这就是图像采样和量化过程。二维图像进行均匀采样，就能够得到一幅离散化成M×N样本数字图像，该数字图像是一个整数阵列，所以用矩阵来描述该数字图像是最直观最简便了。而MATLAB优点就是处理矩阵运算，所以用MATLAB处理数字图像很方便。MATLAB支持五种图像类型，即索引图像、灰度图像、二值图像、RGB图像和多帧图像阵列；支持BMP、GIF、HDF、JPEG、PCX、PNG、TIFF、XWD、CUR、ICO等图像文件格式读，写和显示。MATLAB对图像处理功效关键集中在它图像处理工具箱（ImageProcessingToolbox）中。图像处理工具箱是由一系列支持图像处理操作函数组成，能够进行诸如几何操作、线性滤波和滤波器设计、图像变换、图像分析和图像增强、二值图像操作和形态学处理等图像处理操作。下面进行简单说明：(1)图像读写和显示MATLAB中利用函数imread来实现图像文件读取操作。其关键格式有以下多个类型：A=imread(filename.fmt)[X,map]=iimread（filename.fmt）[…]=imread(filename)[…]=imrad(URL,…)MATLAB中利用函数imwrite来实现图像文件写入操作，和imread函数作用相对，其关键调用格式有以下多个：imwrite(A,filename.fmt)iimwrite(X,map,filename.fmt)imwrite(…,filename)imwrite(…,Param1,Val1,Param2,Val2…)在MATLAB中用于显示图像方法有两种，一个是使用MATLAB图像浏览器(ImageViewer)，经过调用imview函数来实现。另一个是使用MATLAB通用图形图像视窗，经过调用imshow函数来实现。(2)图像代数操作代数运算是指对两幅输入图像进行点对点加、减、乘和除计算而得到输出图像运算。对于相加和相乘情形，可能不止有两幅图像参与运算。图像相加一个关键应用是对同一场景多幅图像求平均值。这点被常常见来有效地降低加性（additive）随机噪声影响(3)图像空间域变换操作简单说，图像空间域变换操作就是为了达成某种视觉效果，变换输入图像像素位置，经过把输入图像像素为止映射到一个新位置已达成改变原图像显示效果母。其实也就是变换图像坐标系统。图像空间域变换操作包含以下多个方面：图像差值(Interpolation)图像缩放(Resizing)图像旋转(Rotation)图像剪切(Cropping)通常变换操作(Affine,Projective,Box,Custom,etc)(4)图像变换在MATLAB图像处理工具箱中，提供了多个常见图像变换函数，它们是傅里叶变换(FourierTransform)、离散余弦变换(DiscreteCosineTransform)和Radon变换(RadonTransform)。(5)图像增强图像增强是一个相正确概念，增强效果好坏，除和算法本身优劣有一定关系外，还和图像数据特征有直接关系，所以增强方法只能有选择地使用。图像增强通常包含点处理、空间域滤波、频域滤波、彩色增强、代数运算等。(6)图像分割图像分割方法按其关键特征分为三组：第一组是相关图像或图像部分全局知识（globalknowledge），这种知识通常有图像特征直方图来表示.第二组是基于边缘（edge-based）分割，而第三组是基于区域（region-based）分割完整数字图像处理过程可分为以下多个方面：1、图像信息获取；2、图像信息存放；3、图像信息传送；4、图像信息处理；5、图像信息输出和显示。图像信息处理就是我们平时所说数字图像处理(DigitalImageProcessing)，有时也称之为计算机图像处理(ComputerImageProcessing)。数字图像处理概括说关键包含以下几项内容：几何处理(GeometricalProcessing)；算数处理(ArithmeticProcessing)；图像增强(ImageEnhancement)；图像复原(ImageRestoration)；图像重建(ImageReconstruction)；图像编码(ImageEncoding)；图像识别(ImageRecognition)；图像了解(ImageUnderstanding)。几何处理几何处理关键包含坐标变换，图像放大、缩小、旋转、移动，多个图像配准，全景畸变校正，扭曲校正，周长、面积、体积校正等等。算数处理关键对图像进行+、-、*、/等运算，即使该处理是关键针对像素点处理，但很有用。图像增强关键是突出图像中感爱好信息，从而是有用信息得到加强，便于区分和解释。关键方法有直方图增强、伪彩色增强法、灰度窗口等技术。图像复原其关键目标是去除干扰和模糊，恢复图像原来面目。去噪声和去模糊是图像复原处理关键任务。图像噪声包含随机噪声和相干噪声。图像模糊来自镜头散焦、相对运动、大气湍流、云层遮挡等。图像重建几何处理、图像增强、图像复原全部是从图像到图像处理，即输入原始数据是图像，处理后结果也是图像，而重建处理则是从数据到图像处理，该处理经典应用是CT技术，因为它和本