王輝 叢榆坤 陳金陽 王敏
摘要:結(jié)合高等院校中數(shù)字圖像處理技術(shù)課程與科學(xué)研究實驗的需要,針對數(shù)字圖像多分辨率分形維數(shù)特征分析計算問題的需求,本文使用MATLAB語言設(shè)計了數(shù)字圖像多分辨率分形維數(shù)統(tǒng)計分析程序,并給出了軟件算法在MATLAB開發(fā)平臺上程序的源代碼。
關(guān)鍵詞:圖像處理技術(shù);紋理特征;分形維數(shù);軟件設(shè)計;MATLAB
中圖分類號:TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2019)11-0126-02
1 數(shù)字圖像分形維數(shù)特征分析
分?jǐn)?shù)維數(shù)作為數(shù)字圖像分形的重要特征和度量,能夠把數(shù)字圖像的空間信息特征和灰度信息特征簡單而又有機地結(jié)合起來,一般情況下,它可以作為描述一個物體的較穩(wěn)定的特征參數(shù),常常用來描述物體的表面粗糙程度。分?jǐn)?shù)維數(shù)的定義很多,其中最為最常用的是自相關(guān)函數(shù)法和盒子維法,受篇幅限制,本文只對盒子維法計算進(jìn)行介紹。
一個圖像窗口的分形維應(yīng)計算如下:
D=log(Nr)/log(1/r)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (1)
上式中,若r>0,Nr表示半徑為r的閉球覆蓋圖像所需最少的球數(shù),D為窗口內(nèi)圖像分形集的分形維??紤]尺寸大小為M×M個像素的圖像,按比例尺縮小到一個值S,1
2 分形維數(shù)特征統(tǒng)計軟件MATLAB程序設(shè)計
2.1 函數(shù)程序和軟件使用方法
軟件主函數(shù)為function Fen_Xing(path_of_image,seq),函數(shù)返回值為圖像分形維數(shù)特征參數(shù)及程序運行時間,其中,Path_of_ Image圖像存儲路徑,string格式,Seq批處理圖像序號,Seq=[first last],first是首圖片編號,last是尾圖片編號。軟件子函數(shù):(1)計算盒子分形維數(shù)特征函數(shù)function Dimension=Fen_Xing_BOX(DATA),函數(shù)返回值為Dimension為盒子分形維數(shù)特征參數(shù),DATA已經(jīng)讀入的圖像數(shù)據(jù)。(2)計算自相關(guān)分形維數(shù)特征函數(shù)function Dimension=fenxing(DATA),函數(shù)返回值為Dimension為自相關(guān)分形維數(shù)特征參數(shù),DATA已經(jīng)讀入的圖像數(shù)據(jù)。(3)計算小波多分辨率自相關(guān)分形維數(shù)特征函數(shù)function Dimension= XB_ fenxing (DATA),函數(shù)返回值為Dimension為小波多分辨率自相關(guān)分形維數(shù)特征參數(shù),DATA已經(jīng)讀入的圖像數(shù)據(jù)。(4)計算小波多分辨率盒子分形維數(shù)特征函數(shù)function Dimension=XB_Fen_ Xing_BOX(DATA),函數(shù)返回值為Dimension為小波多分辨率盒子分形維數(shù)特征參數(shù),DATA已經(jīng)讀入的圖像數(shù)據(jù)。分形維數(shù)特征統(tǒng)計軟件程序整體流程圖如圖1所示。其中,程序參數(shù)初始化包括:設(shè)置圖像路Path_of_Image、設(shè)置圖像編號Seq=[first last]。
軟件使用方法如下:(1)將文件置于MATLAB軟件默認(rèn)調(diào)用函數(shù)目錄中;(2)打開MATLAB程序,在命令窗口中,分別給path_of_ image,seq賦初始值;(3)在命令窗口中,輸入“Fen_Xing (path_of_ image,seq);”即可運行程序。待彈出窗口后,程序結(jié)束,在命令窗口中,顯示程序運行時間和圖像分形維數(shù)特征統(tǒng)計參數(shù),其他參數(shù)r和N直接在命令窗口輸入,相應(yīng)參數(shù)即可。
3 結(jié)論
本文使用MATLAB語言設(shè)計了分形維數(shù)圖像處理及特征提取程序,給出了軟件算法在MATLAB開發(fā)平臺上程序的源代碼。該軟件應(yīng)用于機器視覺、智能控制與模式識別研究領(lǐng)域,獲取已知圖像的分?jǐn)?shù)維數(shù)特征,可以把圖像的空間信息和灰度信息簡單而又有機地結(jié)合起來了,它可以作為描述物體的一個穩(wěn)定的特征量,用來描述物體表面粗糙程度,本程序使用普遍應(yīng)用的盒子維、自相關(guān)維數(shù)算法及其在小波域下的計算方法,直接輸出圖像分形維特征參數(shù)。技術(shù)特點:該程序用戶使用方便靈活,輸入圖像格式兼容范圍廣,輸出為圖像分形維數(shù)及其他相關(guān)參數(shù)。程序運行速度快,移植性和開放性好,交互性好,程序執(zhí)行率高,調(diào)試方便,并預(yù)留了程序升級接口,能夠解決圖像分形維數(shù)特征統(tǒng)計分析問題的需求,同時能夠滿足數(shù)字圖像處理技術(shù)課程與科研實驗的需要。
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