彩色图像特征提取研究(一)

彩色图像特征提取研究
徐红霞 郑龙 王厅列 赵晓东
指导老师（李方洲）
(温州大学 物理与电子信息学院)
摘要：以普通的彩色图像为例，介绍了对彩色图像特征提取的原理。其具体过程分为原图像的预处理、图像信息分析、图像的特征提取，然后用MATLAB实现具体的过程，最后获得需要的颜色特征、纹理特征、轮廓特征等。
关键词：彩色图像 图像预处理 特征提取
1.引言
1.1 选题背景
 近年来，数字图像的数量正在飞速增长，对日益庞大的图像库进行有效的管理尤为重要。基于内容的图像检索CBIR(Content Based Image Retrieval)，如颜色特征、纹理特征等进行索引的方法成为当前多媒体检索研究的热点之一。
 另一方面计算机视觉技术在现代生活中已获得了广泛的应用，高效的图像处理算法是计算机视觉技术能否获得成功应用的关键，近年来，随着计算机视觉研究的不断进步、多媒体技术和虚拟现实技术的不断完善、彩色成像设备的不断改进，彩色图像的应用越来越广泛，然而，图像处理研究仍然集中在灰度图像上。对灰度图像的技术通常不能用到彩色图像，因为彩色图像更复杂，对计算机的计算速度与存储容量要求更高。彩色图像处理己经成为当前图像处理领域重要的研究课题。
 图像的特征有颜色、形状、纹理等。颜色是物体表面的属性，因此对于图像分割和目标识别等的研究都具有非常重要的意义。颜色在计算机视觉中应用也在不断进步;另一方面，纹理是物体表面结构的模式，可以认为是颜色(灰度)在空间以一定的变化形式而产生的图案(模式)，是图像的一种区域性质[8]。
1.2 程序简介
 MATLAB是一门编程语言，其语法规则与一般的结构化编程语言（如C语言等）大同小异，而且它不需要定义变量和数组，使用更加方便。具有一般的语言基础就可以很快掌握。其次MATLAB有代码短小高效的特点，由于MATLAB已经将数学问题的具体算法编成了现成的函数，我们只要熟悉算法的特点、使用场合、函数的调用格式和参数意义等，通过调用函数就可以很快地解决问题。该软件有六十多个工具箱，可以直接调用，节省时间和精力。工具箱实际上是对MATLAB进行扩展应用的一系列MATLAB函数（称为M文件），它可用来求解各类学科的问题，包括信号处理、图象处理、控制系统辨识、神经网络等。随着MATLAB版本的不断升级，其所含的工具箱的功能也越来越丰富。随着MATLAB版本的不断升级，其所含的工具箱的功能也越来越丰富，因此，应用范围也越来越广泛，成为涉及数值分析的各类工程师不可不用的工具。其次，它有强大的图形表达功能，不仅可以绘制一般的二维、三维图像，如线图、条形图、饼图、散点图、直方图与误差条图等，还可以绘制工程特性较强的特殊图形，如玫瑰花图、极坐标图、二维、三维等值线图、三维表面图、假彩色图、二维、三维流线图、三维彩色流锥图、流沙图、流带图、流管图、卷曲图与切片图等，此外还可以生成快照图和进行动画制作，对于图像的处理有很重要的作用。所以这次研究我们以MATLAB作为实现原理过程的程序。
1.3 课题流程
本课题主要的环节为彩色图像的分析和特征提取，流程图如下：

原图像 → 图像预处理 → 图像分析 → 特征提取

原始图像：由各种路径获得且能被MATLAB支持的各种格式的图像数据，如BMP格式、GIF格式、TIF格式、JPEG格式的图像等。
图像的预处理：直方图修正，灰度变化，图像的平滑与锐化，图像类型转换。
图像分析：像素值统计，直方图提取，区域属性等。
特征提取：彩色图像的轮廓特征，颜色值特征，纹理特征等。
本文以MATLAB工具箱中一张普通的彩色图像‘flowers.tif’为例，利用MATLAB编程实现彩色图像的特征提取：
2.图像的预处理
2.1直方图修正
 直方图修正的应用非常广泛。例如：在医学上，为了改善X射线机操人员的工作条件，可以采用低强度的X射线曝光，但是这样获得的X光片灰度级集中在暗区，许多图像细节无法看清，判断困难，通过修正使灰度级分布在人眼合适的亮度区域，就可以使X光片中的细节，如筋骨、关节等清晰可见。另外还有一些非可见光成像的工业无损检测（如射线成像、红外成像等），军事图像通常有直方图均衡化和直方图规定化两大类。下面介绍其中一种方法—直方图均衡化：
 直方图均衡化也称为直方图均匀化，是一种常用的灰度增强算法，是将原图的直方图经过函数修正为均匀直方图，然后按均衡化的直方图修正原图像。具体方法是：

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