摘 要

图像处理中，形状的识别既是最基础的，也是讨论的热点。图像处理技术的应用范围很广，大致分为两个领域：一个是通过对图像识别处理，使图像更加容易被人分析理解；另一个是通过处理图像和识别图像的技术让计算机认识图像和图形进行相应的数据操作。图像识别是一门很复杂的学科，需要大量优秀的方法和快速的计算才能实现。最近的电子计算机技术的发展使得这成为了可能，图像识别技术在最近几年获得了较大的发展。利用研究视觉的方法研究数字图像是一个方向，通过图像处理的介入，使得心理学、生理学、计算机科学等学科有了新的发展。另外，处理地理图像等，军事、遥感、气象方面的信息也极为有用，是影响力很大的高新技术。现如今的数码电子技术，图像打印机，3D打印等各种新兴技术的加入，将很多不可能变为了可能，也使得图像处理设备不再是奢侈品，这一切都给了图像处理极大的便利，使得图像处理发展更快。本论文所探讨的内容就是图像识别领域中最基本的内容——图像的形状信息的理解。图像识别过程中涉及多步图像处理的过程，各种处理的方法优化了图像识别的准确度和速度，最后通过识别的方法去识别图像中的图形。

本论文研究了完成了如下工作：

1. 介绍该课题在国内外的发展现状，分析和总结了一些数字图像中直线、圆的检测方法；
2. 分析Canny，Sobel的优劣，并选择了较合适的Canny边缘检测方法；
3. 基于Hough变换在matlab上进行编程实现直线和圆的检测；
4. 进行了直线和圆的检测实验，通过比较结果和预期判断测试的准确性，检测程序的可靠性并提出改进的方向；
5. 通过对直线和圆的方法实验检测后，改进检测方法，在Hough直线检测的基础上进行算法设计，并实现图中方格的检测，实验结果表明本文的方法能较好的检测出图中的方格。

关键词：边缘检测；Hough 变换；直线检测；随机圆检测。

Abstract

In image processing, the recognition of shape is not only the foundation of the foundation, but also the hot spot of discussion. Image processing technology in a wide range of applications, can roughly be divided into two areas: one is by processing of image recognition, the image may be more easily understand; another is through the processing of image and image recognition technology to make computer understanding of image and graphics for the corresponding number according to the operation. Image recognition is a very complicated subject, which needs a lot of good methods and a lot of fast computation to realize. Recent developments in computer technology have made it possible to obtain a larger development in recent years. It is a direction to study the digital image by studying the visual method, and the intervention of image processing has made a new development in the fields of psychology, physiology, computer science and so on. In addition, the processing of geographic images, etc. military, remote sensing, meteorological information is also very useful, is a great influence of high-tech. Now today's digital electronic technology, image printer, 3D printing a variety of emerging technologies to join, make a lot of impossible variable to a possible, but also makes the image processing device is no longer a luxury, all this to great convenience to image processing, makes the image processing development faster. The content discussed in this paper is the most basic content in the field of image recognition, which is the understanding of the shape information of the image. In the process of image recognition, the image recognition accuracy and speed are optimized by different processing methods. Finally, the image is identified by the method.

This paper will study the digital image detection algorithm， and application of straight line, circle and square shape etc.

(1) The development status of this subject at home and abroad, analyzed and summarized some digital image in straight line, circle and ellipse detection method;

(2) The advantages and disadvantages of Canny and Sobel are analyzed, and the appropriate Canny edge detection method is selected;

(3)Based on the Hough transform in MATLAB programming to achieve a straight line and circle detection;

(4)A linear and circular test is carried out, and the reliability of the program is improved by comparing the results of the test and the accuracy of the expected test;

(5) Based on linear and circular experiment testing methods, the improved method to measure, in the Hough line detection based on of algorithm design, and realize the detection of the grid, through experiments, better test in a box.

Keywords: edge detection, Hough transform, line detection, random circle detection

目录

摘要 1

Abstract 2

目录 3

第一章 绪论 1

1.1论文选题背景和意义 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 选题意义 1

1.2 研究现状与前景 1

1.2.1 几何形状检测 1

第二章 边缘检测 4

2.1 边缘检测原理和步骤 4

2.2边缘检测方法的比较 4

2.2.1 对原始图像进行灰度化 5

2.2.2对图像进行高斯滤波 5

2.2.3 利用一阶偏导的有限差分计算梯度的幅值和方向 6

2.2.4 梯度幅值进行非极大值抑制 7

2.2.5 用双阈值算法检测和连接边缘 8

2.3 Canny 边缘检测试验及结果 9

第三章 Hough变换 10

3.1 Hough变换原理 10

3.2 Hough 变换检测 10

3.2.1 标准Hough 变换直线检测 10

3.2.2Hough变换圆检测 11

3.2.3随机圆检测 12

第四章 实验结果分析 13

4.1 Hough 变换直线检测试验结果 13

4.2 Hough变换圆检测试验结果 14

4.3 Hough 变换方格检测 15

4.3.1理论基础 15

4.3.2实验设计和实施 16

第五章 总结与展望 18

5.1总结 18

5.2展望 18

参考文献 19

致谢 20

附录A 21

A1 Canny 边缘检测编程实现 21

A2 Hough变换直线检测 22

A3 圆的检测 25

A4 方格检测 27

第一章 绪论

1.1论文选题背景和意义

1.1.1 选题背景

图像识别主要是从两个应用领域发展而来：一方面是强化图像上某些信息让人更容易分析信息；另一方面是用于智能开发的智能识别的技术。虽然它的发展史不长，但是得到了各方人士的高度关注和重视。众所周知，人通过眼睛去看外界的事物，而这些的表现方式就是图。数字图像的发展源于数学，但应用却渗透到了各个行业和领域。随着社会科技的进步，数字图像处理的设备也越来越便宜，这给数字图像处理带来了极大的便利，而相关技术的发展也因此能更快速的更新。

本文主要讲了图像识别中的一些基本处理方法和流程，通过对简单几何图形检测的研究和实验深入理解图像识别的意义，强化自己的动手能力。

1.1.2 选题意义

直线、圆是日常生活中最为普遍的几种图形，在图像处理技术中，对他们进行更为精准的检测和研究在其它领域中都有着重要的研究价值。它们是组成其它各种复杂形体的基本要件，也为后续进行更高级图像处理打下坚实的基础。在图像的分割、人脸检测技术，气象预报等项目中有广泛的应用。

1.2 研究现状与前景

1.2.1 简单几何图形检测

当今社会对智能识别技术需求越来越大，图像处理技术也日新月异，对于简单几何图形检测的优秀方法极其渴求。因而，对常规的简单几何图形的检测研究也得到了高度重视。很多新的方法被创造出来进行简单几何图形的检测，例如Hough变换。除此之外，Hough变换还有很多衍生的方法来进行图形检测，这些方法针对不同的场景去优化加测的结果。总而言之，检测算法发展的越来越多样化了。