基于MATLAB的骨架提取算法的研究实现

南昌航空大学科技学院学士学位论文毕业设计（论文）题目：基于MATLAB的骨架提取算法的研究实现系别信息工程系专业名称通信工程班级学号098204232学生姓名俞浩然指导教师欧巧凤二O一三年五月南昌航空大学科技学院学士学位论文毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：基于MATLAB的骨架提取算法的研究实现II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：学习数字图像处理技术，深入研究中轴变换的各种算法原理，采用MATLAB编程，完成中轴变换，要求算法效率较高，且能较好的抑制噪声。具体要求如下：1﹑充分了解数字图像处理原理2、熟悉MATLAB开发环境，图像转换、骨架提取等相关算法3、采用Matlab实现图像二值化和中轴变换3、比较各种算法的处理效果；并进行算法性能分析III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：第1周-第3周：查找资料，翻译英文文献，撰写开题报告。第4周-第8周：程序流程框图编制、源程序设计，系统软件设计及调试。第9周-第13周：实验数据分析。第14周-第16周：撰写毕业论文，准备答辩。南昌航空大学科技学院学士学位论文Ⅳ、主要参考资料：[1].[美]恩格尔WK.DigitalSignalProcessingUsingMATLAB[M].西安:西安交通大学出版社，2002[2].[美]NakamuraS.NumericalAnalysisandGraphicVisualizationwithMATLAB(SecondEdition)[M].北京:电子工业出版社，2002[3].[美]冈萨雷斯.数字图像处理（MATLAB版）[M].北京：电子工业出版社，2005[4].[美]冈萨雷斯.数字图像处理（第二版）[M].北京：电子工业出版社，20072007[5].张化光,刘鑫蕊,孙秋野.MATLAB/SIMULINK实用教程[M].北京:人民邮电出版社,2011[6].秦筱威一种有效的骨架毛刺去除算法[J].华中科技大学学报,2004,(12):28-31[7].杨承磊,孟祥旭等.带状图像交叉区域的骨架求解算法[J].计算机辅助设计与图形学学报,2000,(9):677-681.信息工程系通信工程专业类0982042班学生（签名）：填写日期：自2013年2月21日至2013年5月28日指导教师（签名）：助理指导教师(并指出所负责的部分)：通信工程系主任（签名）：南昌航空大学科技学院学士学位论文学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。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：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。本人授权南昌航空大学科技学院可以将本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。作者签名：日期：导师签名：日期：南昌航空大学科技学院学士学位论文基于MATLAB的骨架提取算法的研究实现学生姓名：俞浩然班级：0982042指导老师：欧巧凤摘要：骨架作为二维、三维数据在计算机辅助设计、数字博物馆、医学图像处理、科学数据可视化、计算机图形学、虚拟现实和游戏等领域的迅猛发展，使之成为继图像、音频、视频以来又一种重要的多媒体数据形式。其中最常用的一种简化表示方式就是使用一维曲线，一般称为骨架。利用物体的骨架来描述对象是一种既能强调物体的结构特征，也能提高内存使用率与数据压缩率的好方法。在本文首先详尽讨论了骨架的各种定义及骨架提取算法的研究现状，通过对不同类别的骨架算法的分析比较，得出不同类别的骨架算法的优缺点。接下来研究了生成三维体素模型的问题，分析比较现有体素化方法的优缺点，重点采用最小包围盒改进了基于欧式距离测度网格模型的体素化算法，在Matlab平台上实现其加速算法并集成到三维模型骨架提取可视化实验平台，实验证实了该算法的高效性，满足课题的需要。最后系统地分析了我们需要开发的模型骨架算法，重点探讨并实现了几种代表性的骨架提取算法，给出实验结果比较各自的特点，分析并提出改进建议。关键词：中轴，线性骨架，骨架算法指导老师签名：南昌航空大学科技学院学士学位论文StudyonskeletonextractionalgorithmrealizationbasedonMATLABStudentname:YuHaoranClass:0982042Supervisor:OuQiaofengAbstract：PrevailingintheworldofComputer-AidedDesign,digitalmuseum,medicalimaging,scientificvisualization,virtualreality,computergraphicsandgamingenvironment,Three-dimensional(3D)databecomemoreandmoreacommonfeatureofnowadaysmultimedia.Theline-likerepresentationisaone-dimensional(ID)abstractionofathree-dimensional(3D)object,consistingofasetofcurvesembeddedin3Dspace.Thisline-likerepresentationofa3Dobjectisalsoknownasthecenterlineorthecurve-skeleton.Asareducedrepresentation,thecurve-skeletoncapturetheessentialshape(topologyandgeometry)oftheunderlying3Dobjectinaneasytounderstandandverycompactform,alsoincreasetheefficiencyofmemoryusefulnessandcompressratio.Inthispaperfirstlydiscussedtheresearchstatusofallkindsofdefinitionsandskeletonextractionalgorithmframework,throughanalysisandcomparisonofdifferentcategoriesofskeletonalgorithm,advantagesanddisadvantagesofthedifferentcategoriesofskeletonalgorithm.Thenextgenerationof3Dvoxelmodel,comparestheadvantageanddisadvantageofexistingvoxelizationmethod,focusingontheuseoftheminimumboundingboxofEuclideandistancemeasuregridmodelvoxelizationalgorithmbasedonimproved,theaccelerationalgorithmandintegratedintothe3DmodelvisualizationplatformskeletonextractionontheMatlabplatform,theexperimentprovedefficiencyofthealgorithm,tomeettheneedoftask.Finally,systematicanalysisofthemodelskeletonalgorithmweneedtodevelop,mainlydiscussesandimplementsseveralrepresentativeskeletonextractionalgorithm,therespectivecharacteristicsofcomparativeexperimentalresultsaregiven,analysisandimprovementsuggestions.Keywords:medialaxiscurve-skeletonSkeletonalgorithmSignatureofSupervisor:南昌航空大学科技学院学士学位论文目录1绪论..................................................11.1研究背景与意义..................................................11.2国内外研究现状..................................................21.2.1基于拓扑与几何分析的方法.................................21.2.2拓扑细化的方法.............................................41.2.3基于距离变换的方法........................................51.2.4广义势场方法.............................................61.2.5各种骨架化算法的比较.......................................71.3论文主要工作与内容安排.........................................82物体骨架提取方法研究..................................92.1骨架提取的基本概念..............................................92.1.1物体骨架与物体边界/轮廓的关系..............................92.1.2提取物体骨架的基本要求....................................102.2经典的物体骨架提取算法.........................................102.2.1细化骨架提取算法..........................................102.2.2距离变换骨架提取算法......................................112.2.3Voronoi图骨架化算法......................................122.2.4偏微分方程骨架化算法......................................122.2.5形态学骨架提取算法........................................132.3当前骨架提取算法面临的重点和难点...............................132.4构建物体视觉主骨架.............................................142.4.1视觉主部分概念............................................152.4.2提取视觉主骨架...........................................152.5结论...........................................................173骨架树描述及有关识别算法研究..............