PAGE1山東大學(xué)碩士學(xué)位論文畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))論文（設(shè)計(jì)）題目:生活圖像自動(dòng)摳圖方法姓名學(xué)號(hào)學(xué)院山東大學(xué)軟件學(xué)院專業(yè)數(shù)字媒體技術(shù)年級(jí)指導(dǎo)教師2016年5月18日畢業(yè)論文PAGE1目錄摘要 1ABSTRACT 2第1章緒論 31.1系統(tǒng)開發(fā)背景和意義 31.2摳圖簡介及現(xiàn)狀 41.3解決的主要問題 41.4本文的主要工作 51.5論文的組織結(jié)構(gòu) 6第2章系統(tǒng)需求分析 82.1系統(tǒng)概述 82.1.1系統(tǒng)項(xiàng)目背景 82.1.2系統(tǒng)項(xiàng)目說明 82.1.3解決方案整體系統(tǒng)概述 92.2系統(tǒng)目標(biāo)和解決的問題 102.3系統(tǒng)需求問題描述 112.3.1系統(tǒng)功能性需求 112.3.2系統(tǒng)非功能性需求 11第3章項(xiàng)目設(shè)計(jì) 133.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則 133.2系統(tǒng)功能架構(gòu) 133.2.1系統(tǒng)功能組成 133.2.2系統(tǒng)功能流程 143.3系統(tǒng)的GUI用戶界面設(shè)計(jì) 153.3.1GUI圖形用戶界面設(shè)計(jì)原則 153.3.2GUI圖形用戶界面設(shè)計(jì)圖 16第4章編程語言、工具及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 184.1編程語言、工具：MATLAB 184.2圖像自動(dòng)摳圖方法簡介 194.2.1相關(guān)概念簡介 194.2.2圖像摳圖方法的基本原理 204.3程序的偽代碼 274.3.1交互式圖像摳圖方法的偽代碼 274.3.2閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法的偽代碼 284.3.3差影法圖像自動(dòng)摳圖方法的偽代碼 284.3.4形態(tài)學(xué)圖像自動(dòng)摳圖方法的偽代碼 294.4程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 304.5方法最終實(shí)現(xiàn) 30第5章系統(tǒng)測(cè)試 425.1測(cè)試不同方法相同照片 425.2測(cè)試同一方法不同照片 45第6章結(jié)論 476.1總結(jié) 476.2展望 48致謝 50參考文獻(xiàn) 51附錄1英文原文 52附錄2譯文 57山東大學(xué)本科畢業(yè)論文生活圖像自動(dòng)摳圖方法摘要圖像處理在人們的生活與工作中逐漸有了其重要的地位，人們?cè)谔幚韴D像的前期往往會(huì)用到一種將前景與背景分離的方法，以便于后續(xù)的圖像合成及處理，圖像自動(dòng)摳圖方法是現(xiàn)今社會(huì)圖像處理方法中必不可少的方法。本文在現(xiàn)有的摳圖方法上，經(jīng)過分析和研究實(shí)現(xiàn)部分方法，并結(jié)合文獻(xiàn)對(duì)摳圖方法進(jìn)行比較，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了圖像的自動(dòng)摳圖系統(tǒng)。本文通過了解圖像自動(dòng)摳圖的現(xiàn)有方法以及摳圖方法的背景，在此基礎(chǔ)上，分析了方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能需求和非功能需求，并設(shè)計(jì)了簡單的GUI用戶界面，對(duì)于各種摳圖的方法的異同及優(yōu)劣之處給出了作者自己的觀點(diǎn)和看法。在分析的基礎(chǔ)上，對(duì)于圖像自動(dòng)摳圖的方法，給出了方法實(shí)現(xiàn)及測(cè)試的效果圖。對(duì)于圖像摳圖系統(tǒng)的具體操作做了詳細(xì)的說明，并對(duì)于圖像自動(dòng)摳圖的方法提出了改進(jìn)建議。關(guān)鍵字：感興趣區(qū)域；閾值分割；差影法；數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)；邊緣檢測(cè)ABSTRACTImageprocessinginthelifeandworkofpeoplegraduallyhavetheimportantstatus,peopleintheearlystageofimageprocessingtendtouseamethodofseparationofforegroundandbackground,inordertofacilitatethesubsequentimagesynthesisandprocessing,automaticimagemattingmethodisadvancedsocialimageprocessingmethodistheessentialmethod.Theexistingmattingmethods,throughanalysisandResearchontherealizationmethod,combinedwithliteratureofmattingmethodswerecompared,thedesignandimplementationoftheautomaticimagematting.Thebackgroundoftheunderstandingofimageautomaticmattingofexistingmethodsaswellasmattingmethod,onthebasisofthisisanalyzedforthesystemfunctionalrequirementsandnonfunctionalrequirements,andasimpleGUIuserinterfacedesign,forvariousmattingmethodsimilaritiesanddifferencesandtheadvantagesanddisadvantagesoftheauthor'sownviewsandopinions.Onthebasisoftheanalysismethodforautomaticimagematting,presentsthemethodofrealizingtheeffectofmap.Forthespecificoperationoftheimagemattingsystemdothesimpleinstructions,andforautomaticimagemattingmethodandtheimprovementsuggestionsareputforward.Keywords:regionofinterest;thresholdsegmentation;subtraction;mathematicalmorphology；edgedetection第1章緒論1.1系統(tǒng)開發(fā)背景和意義21世紀(jì)的今天經(jīng)濟(jì)在以高速發(fā)展，科學(xué)研究在日益被細(xì)化，滲透在人們生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。人們的生活水平在不斷地提高，人們對(duì)于生活品質(zhì)的追求已經(jīng)不同于往昔。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展在不斷地影響著人們的生活方式，人們感性或理性地想要記錄生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，最直觀的方式便是以圖像的方式。圖像是承載信息的直觀載體，人們或許是將人生的軌跡作為時(shí)間軸去記錄、或許是做為自己幸福的證據(jù)去收藏、或許是單純地作為一種興趣、又或許是想要被記住哪怕只是一個(gè)人、亦或者是在為他們記錄為自己尚年幼的孩子記錄他們成長的軌跡將來為他們講述自己成長的故事、亦或者不存在任何意義……總之，人們對(duì)圖像的需求在改變，攝影技術(shù)也在不斷發(fā)展，攝影行業(yè)風(fēng)生水起為了滿足人們這樣那樣的需要。對(duì)于人們想要從圖像中分離出感興趣部分這一需求，本系統(tǒng)可以對(duì)用戶提供讀取圖像并進(jìn)行摳圖操作等服務(wù)。解決人們對(duì)于前景與背景分離的需求則是我們研究摳圖方法的主要目的和意義所在。整個(gè)系統(tǒng)采用了MATLAB的開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了圖像的讀取、所讀圖像的邊緣檢測(cè)、圖像讀取并完成交互式摳圖的圖像處理系統(tǒng)。本文介紹了按照軟件工程中面向?qū)ο蟮姆椒ㄩ_發(fā)整個(gè)摳圖系統(tǒng)的過程。首先對(duì)整個(gè)摳圖系統(tǒng)的開發(fā)背景和意義、用戶需求分析、系統(tǒng)編程開發(fā)工具、相關(guān)概念進(jìn)行簡單介紹。接下來再針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，包括：系統(tǒng)功能組成、系統(tǒng)功能模塊的劃分、系統(tǒng)流程分析、繪制系統(tǒng)流程圖、GUI圖形用戶界面的設(shè)計(jì)、繪制GUI圖形用戶界面設(shè)計(jì)圖。然后在前期分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，將每個(gè)區(qū)域模塊根據(jù)其地位與特點(diǎn)進(jìn)行劃分和細(xì)化，初步形成系統(tǒng)藍(lán)圖。在實(shí)現(xiàn)的過程中對(duì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法的基本原理、偽代碼、具體實(shí)現(xiàn)以及具體程序運(yùn)行的操作方法進(jìn)行詳細(xì)說明。接著對(duì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試進(jìn)行整理，測(cè)試各種方法在處理不同類型圖片的效果，將它們一一作出比較和分析并總結(jié)，接下來依據(jù)系統(tǒng)的不足之處進(jìn)行總結(jié)與展望。1.2摳圖簡介及現(xiàn)狀圖像處理領(lǐng)域也在因人們需求的不斷改變而在不斷壯大，圖像處理軟件從而層出不窮。正如大家所熟悉的，這些形形色色的圖像處理軟件中不僅有Adobe公司出品的Photoshop圖像處理軟件，還包括近年來被眾多自拍達(dá)人所追捧的功能實(shí)用的國內(nèi)非主流照片處理APP美圖秀秀。當(dāng)然，由于數(shù)碼攝影設(shè)備逐漸取代膠片相機(jī)，數(shù)碼照片占領(lǐng)拍攝行業(yè)主要地位，圖像處理軟件在當(dāng)今時(shí)代的應(yīng)用順其自然地便主要表現(xiàn)在對(duì)數(shù)碼圖片進(jìn)行修復(fù)和增強(qiáng)等。為什么要對(duì)數(shù)碼照片進(jìn)行修復(fù)和增強(qiáng)呢？由于外在及內(nèi)在的各種因素，比如：照片的拍攝條件、環(huán)境、天氣、光照、空氣濕度、相機(jī)本身的性能、拍攝相片的像素大小等屬性、照片的拍攝方式手法等等，這些客觀存在的因素會(huì)對(duì)照片的質(zhì)量有所影響，我們最常見的如：逆光拍攝、閃光燈拍攝等都會(huì)是照片在一定程度上偏離人們的期望值，圖片編輯軟件圖像處理軟件的存在意義就在于為人們挽回或拯救這些拍攝過程中對(duì)照片所帶來的意外。在這其中，摳圖方法的應(yīng)用就十分普遍。隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展，我們所熟悉的摳圖技術(shù)和方法也在不斷發(fā)展與完善。摳圖技術(shù)，簡單地說，就是講圖像的前景與圖像的背景做一項(xiàng)分離處理的圖像處理技術(shù)。換個(gè)角度來說，前景與背景分離的摳圖技術(shù)對(duì)于圖像的后續(xù)處理具有一定的影響意義，也可以說是后續(xù)處理的重要基礎(chǔ),即摳圖的主要功能是為后期的合成做準(zhǔn)備。我們所熟悉的Photoshop常用的摳圖方法主要有7種，分別如下：Photoshop選框工具摳圖法、Photoshop魔術(shù)棒摳圖法、Photoshop色彩范圍摳圖法、Photoshop套索工具摳圖法、Photoshop路徑摳圖法、Photoshop蒙版摳圖法、Photoshop通道摳圖法。對(duì)于前景與背景的分離在國內(nèi)外的現(xiàn)狀，近來比較流行的處理方法還有差影法、交互式提取法、基于類間方差法分割圖像等方法。1.3解決的主要問題摳圖系統(tǒng)所開發(fā)的內(nèi)容是圖像前景與背景的分離，用于實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)圖像的前期感興趣區(qū)域提取可以為后續(xù)圖像的處理及合成做基礎(chǔ)。所以系統(tǒng)需要解決的主要問題是，利用現(xiàn)有方法實(shí)現(xiàn)圖像的摳圖操作。在系統(tǒng)的需求分析方面，主要是在了解圖像自動(dòng)摳圖這個(gè)項(xiàng)目的項(xiàng)目背景、項(xiàng)目組成及整體的系統(tǒng)概述的基礎(chǔ)上，充分掌握系統(tǒng)目標(biāo)和所需要解決的問題，分析用戶的主要需求，主要包括功能需求以及非功能需求，整理開發(fā)流程和需要明確思路。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，根據(jù)系統(tǒng)的需求分析，考慮整體效果，設(shè)計(jì)中包括GUI圖形用戶界面的設(shè)計(jì)，該部分的設(shè)計(jì)要實(shí)用并易于用戶操作；交互部分的設(shè)計(jì)，這部分的設(shè)計(jì)要結(jié)合程序的實(shí)現(xiàn)方法。在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方面，在需求分析的基礎(chǔ)上完成整體的設(shè)計(jì)，接著進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。主要是實(shí)現(xiàn)各種圖像摳圖方法，這些方法包括：交互式圖像摳圖方法、閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法、差影法圖像自動(dòng)摳圖方法以及形態(tài)學(xué)圖像自動(dòng)摳圖方法。這些圖像摳圖方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于各種格式的、不同大小、不同類型的、高像素或低像素的、電腦合成圖像以及相機(jī)手機(jī)拍攝照片的摳圖操作。運(yùn)用這些方法完成摳圖操作，本文還對(duì)這些方法做了簡單的介紹并對(duì)它們進(jìn)行比較，系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)方面還存在不足，本文分析了系統(tǒng)所存在的不足，并對(duì)系統(tǒng)有著改進(jìn)等展望。1.4本文的主要工作本文是對(duì)摳圖系統(tǒng)的一個(gè)系統(tǒng)性的介紹，并且對(duì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行描述和總結(jié)，包括系統(tǒng)開發(fā)的背景和意義、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想和方法、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程等，根據(jù)要求從圖像中抽取前景物體圖像，盡量減少交互工作，根據(jù)選擇摳去相應(yīng)感興趣區(qū)域。編程實(shí)現(xiàn)幾種已有方法，能夠?qū)σ恍﹫D像實(shí)現(xiàn)自動(dòng)摳圖，比較這些方法的效果。了解相關(guān)理論及現(xiàn)狀，分析目前一些流行摳圖軟件的功能以及近期文章中采用的方法。本文亦是對(duì)摳圖方法進(jìn)行學(xué)習(xí)研究的總結(jié),根據(jù)對(duì)圖像摳圖項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和研究，在摳圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程中提煉出幾種摳圖方法，這些方法包括：交互式圖像摳圖方法、閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法、差影法圖像自動(dòng)摳圖方法以及形態(tài)學(xué)圖像自動(dòng)摳圖方法。并實(shí)現(xiàn)了各種圖像摳圖方法，運(yùn)用這些方法完成摳圖操作，每種方法都有各自的特點(diǎn)，因此本文還對(duì)這些方法做了簡單的介紹并對(duì)它們進(jìn)行比較。在系統(tǒng)測(cè)試期間，對(duì)每種方法進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，使用不同類型的圖片，如：網(wǎng)絡(luò)圖片，相機(jī)拍攝的建筑、交通工具、任務(wù)等。對(duì)不同方法相同照片或不同方法不同照片或同一方法不同照片的運(yùn)行處理結(jié)果進(jìn)行分析整理并總結(jié)收獲。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上還存在著不足之處，本文還對(duì)系統(tǒng)及摳圖方法提出了展望。1.5論文的組織結(jié)構(gòu)第一章的內(nèi)容是緒論，這一部分主要介紹了圖像自動(dòng)摳圖項(xiàng)目的項(xiàng)目開發(fā)背景、圖像自動(dòng)摳圖方法的現(xiàn)況以及在國內(nèi)外的發(fā)展情況、本文解決的主要問題、系統(tǒng)完成的內(nèi)容等。第二章的內(nèi)容是需求分析，這一部分主要分析介紹了系統(tǒng)開發(fā)的用戶所需，用戶的需要導(dǎo)致了本系統(tǒng)的實(shí)施和開發(fā)，設(shè)想用戶通過作者開發(fā)的系統(tǒng)可以收獲什么樣的用戶體驗(yàn)以及可以為用戶解決什么樣的問題。第三章的內(nèi)容是項(xiàng)目設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則，系統(tǒng)功能架構(gòu)；系統(tǒng)功能組成、系統(tǒng)功能流程，系統(tǒng)的GUI用戶界面設(shè)計(jì)。這一部分主要是介紹了前期項(xiàng)目設(shè)計(jì)構(gòu)思部分，根據(jù)系統(tǒng)需求分析與設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)出完整全面的系統(tǒng)藍(lán)圖，為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供有利的前提支撐。第四章的內(nèi)容包括是編程語言、工具及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，這一章主要是介紹了編程工具使用的編譯語言是MATLAB,運(yùn)用MATLAB實(shí)現(xiàn)圖像摳圖方法。并且說明程序的實(shí)現(xiàn)使用的摳圖方法，包括原理、現(xiàn)況、前景、未來摳圖方法的發(fā)展方向等，完成系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)幾種不同的圖像摳圖方法，分離圖像、切割圖像，提取出感興趣的區(qū)域。第五章的內(nèi)容是系統(tǒng)測(cè)試，這一章主要是對(duì)系統(tǒng)測(cè)試的過程及結(jié)果的說明。系統(tǒng)所處理的圖像支持不同格式和大小的圖片，因此不同方法對(duì)于這些圖片的處理能力不同效果也會(huì)相應(yīng)地有所差異。第六章是結(jié)論，這一章主要包含對(duì)項(xiàng)目研究及實(shí)現(xiàn)的總結(jié)、系統(tǒng)的不足、對(duì)摳圖方法的改進(jìn)看法最后是對(duì)項(xiàng)目發(fā)展的展望。這一部分是對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的總結(jié)，對(duì)系統(tǒng)的總結(jié)、對(duì)項(xiàng)目研究的總結(jié)、期間的收獲、對(duì)項(xiàng)目的未來發(fā)展方向做美好的展望?？偨Y(jié)并分析了系統(tǒng)中所實(shí)現(xiàn)的各種摳圖方法的實(shí)用性、可行性，對(duì)不同的處理要求以及待處理圖像的狀況作出分析并結(jié)合算法原理以及測(cè)試結(jié)果對(duì)各種可能遇到的情況提出方法選擇向?qū)В瑢?duì)不同情況提出合適可行的處理方法并說明處理效果等。這一周章節(jié)是項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)完成的標(biāo)志，亦是我們?nèi)蘸髮W(xué)習(xí)研究以及工作的一個(gè)好的向?qū)Щ蛘呓?jīng)驗(yàn)，課題的結(jié)束是新的起點(diǎn)。

第2章系統(tǒng)需求分析2.1系統(tǒng)概述2.1.1系統(tǒng)項(xiàng)目背景生活圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)之所以會(huì)存在是因?yàn)閳D像自動(dòng)摳圖方法這一項(xiàng)目的背景所決定的，圖像自動(dòng)摳圖項(xiàng)目在圖像處理領(lǐng)域占有其特殊的意義。圖像自動(dòng)摳圖項(xiàng)目在攝影行業(yè)、影視行業(yè)、廣告行業(yè)、網(wǎng)站設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域都會(huì)涉及到它的應(yīng)用。在圖像處理過程中，為了滿足不同用戶人群的需要，人們會(huì)在圖像處理的過程中在不同的圖像中提取所需要的部分，將這些感興趣的區(qū)域提取出來并進(jìn)行進(jìn)一步的組合處理，圖像合成。因此，圖像摳圖操作就變得尤為重要，因?yàn)樗亲鳛閳D像處理前期操作的基礎(chǔ)，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)為后續(xù)合成處理而服務(wù)。比如：婚紗攝影行業(yè)，工作人員在拍攝結(jié)束后處理圖像的過程中，為了使婚攝攝影更加具有意境，他們會(huì)選擇替換圖片的背景，營造一種溫馨甜蜜幸福的氛圍。再例如：在影視或廣告行業(yè)，有一種非常常用的拍攝手法叫做綠幕攝影（廣告或雜志拍攝中背景常常使用純白色幕布）。人們拍攝結(jié)束后，替換綠色或白色等單色背景，根據(jù)拍攝需要將單一的背景色替換成全新的場(chǎng)景，這個(gè)替換的過程中，我們的圖像自動(dòng)摳圖便占有絕對(duì)重要的地位。這樣的應(yīng)用還有許多，在這種需求環(huán)境中，圖像自動(dòng)摳圖方法的應(yīng)用與革新便成為必然。開發(fā)設(shè)計(jì)人員在不斷推陳出新，開發(fā)出各種新的時(shí)尚的便于用戶使用的摳圖方法。由于客戶群的不同，處理圖像的不同，人們對(duì)于摳圖方法的要求也是形形色色的。從宏觀上看，摳圖方法可以分為交互式與自動(dòng)式兩種形式，然而人們?cè)谔幚韴D像的過程中會(huì)根據(jù)自身需要選擇交互式或自動(dòng)式，因此，開發(fā)人員會(huì)在這兩個(gè)方向下功夫以滿足使用者的需要。2.1.2系統(tǒng)項(xiàng)目說明本文中的圖像自動(dòng)處理系統(tǒng)以各拍攝用戶為數(shù)據(jù)源，使用者可以讀入自己拍攝或從網(wǎng)絡(luò)等渠道所得的圖片資料，對(duì)這些圖片進(jìn)行摳圖處理。在此之前，也可以查看并分析圖片的邊緣。可以根據(jù)原圖片的不同，選擇合適的摳圖方法已達(dá)到更好的效果。圖像自動(dòng)摳圖方法這一項(xiàng)目存在的目的在于為不同使用人群提供一項(xiàng)圖像處理前期操作的重要功能，人們利用不同的摳圖系統(tǒng)摳圖方法可以提取出自己所感興趣的區(qū)域組合到另一張圖片中，或者直接替換圖片的背景。這個(gè)過程可以反復(fù)操作，比如：從多張圖片中提取不同區(qū)域組合到一張圖片中等等。本文中的圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)中，主要為用戶提供摳圖操作的服務(wù)，于此同時(shí)還可以對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)及提取。項(xiàng)目面向的用戶群體主要是需要處理圖像的集體或個(gè)人。項(xiàng)目的功能主要是為用戶提供多種交互式、自動(dòng)圖像摳圖操作，并且可以做到對(duì)圖片進(jìn)行邊緣檢測(cè)，還有播放音樂的功能，讓用戶在繁瑣枯燥辛苦的圖像處理工作中得到放松轉(zhuǎn)換心情，營造一種和諧的使用環(huán)境。作者為該項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)了便于用戶操作理解的GUI圖形用戶界面，界面包含菜單欄、操作區(qū)域、視圖區(qū)域，菜單欄中有音樂播放的功能，用戶可以打開菜單欄播放或停止音樂；操作區(qū)域主要提供讀取圖片、交互式摳圖、閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法摳圖、差影法圖像自動(dòng)摳圖、形態(tài)學(xué)圖像自動(dòng)摳圖方法摳圖、邊緣檢測(cè)（顯示原始圖像、對(duì)原始圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)并顯示提取結(jié)果，邊緣檢測(cè)可選擇不同方法查看效果，包括：Sobel邊緣檢測(cè)方法、Prewitt邊緣檢測(cè)方法、Canny邊緣檢測(cè)方法）；視圖區(qū)域主要是圖像處理的區(qū)域，包括圖像的顯示、圖像自動(dòng)摳圖過程、交互式進(jìn)行摳圖的處理過程、邊緣檢測(cè)的顯示等等，是對(duì)圖像摳圖方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)。2.1.3解決方案整體系統(tǒng)概述生活圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)有其獨(dú)特的屬于自己的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)在一定程度上換一個(gè)角度就成為了該系統(tǒng)所需要面臨及解決的問題，這些問題的解決則呈現(xiàn)出它們的特點(diǎn)。首先，該系統(tǒng)所面臨的用戶群是龐大的人群，沒有特定的身份，各個(gè)行業(yè)各個(gè)階層或是各個(gè)年齡階段等都不能成為使用該系統(tǒng)的阻礙，因此，圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)具有龐大的客戶群為客戶提供個(gè)性化服務(wù)是不現(xiàn)實(shí)的，為此，圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)為客戶提供的服務(wù)不能考慮的面面俱到，但是會(huì)盡可能地針對(duì)常見的因素做出解決。其次，用戶對(duì)圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)的使用周期較短或是較不穩(wěn)定，也許終身只用一次又或者每天都會(huì)用到?？紤]到這一特點(diǎn)，系統(tǒng)就需要簡單實(shí)用并友好。簡單介紹一下圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)因主要解決摳圖問題因此結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡單，總體由：顯示/操作區(qū)域、文件讀取/方法選擇區(qū)域、娛樂區(qū)域等區(qū)域組成。顯示/操作區(qū)域，即圖像的顯示及圖像摳圖操作區(qū)域，該區(qū)域主要負(fù)責(zé)圖像的讀取及顯示、圖像自動(dòng)摳圖任務(wù)的最終結(jié)果的顯示、圖像交互式方法摳圖的交互操作及其最終結(jié)果的顯示、不同方法邊緣檢測(cè)的提取結(jié)果顯示等。文件讀取/方法選擇區(qū)域，即簡單友好地供使用者選擇不同操作的區(qū)域，包括讀取圖片、交互式摳圖、閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法摳圖、差影法圖像自動(dòng)摳圖、形態(tài)學(xué)圖像自動(dòng)摳圖方法摳圖、邊緣檢測(cè)（根據(jù)不同選項(xiàng)可以提供顯示原圖或不同方法的邊緣檢測(cè)并顯示結(jié)果，包括：Sobel邊緣檢測(cè)方法、Prewitt邊緣檢測(cè)方法、Canny邊緣檢測(cè)方法）。娛樂區(qū)域，該區(qū)域位于菜單欄。主要有播放音樂暫停音樂的功能，這一部分存在的意義在于，可以在用戶摳圖的過程中得到些許放松或伴隨摳圖工作，為用戶營造一種輕松愉悅的氛圍與工作環(huán)境。2.2系統(tǒng)目標(biāo)和解決的問題系統(tǒng)的目標(biāo)是能夠完成摳圖方法的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，利用圖像的幾種現(xiàn)有的摳圖方法進(jìn)行編程并在系統(tǒng)中得到實(shí)現(xiàn)，本文中的系統(tǒng)主要從兩個(gè)方向選擇摳圖方法，處理中存在交互的摳圖方法以及處理中不存在交互的自動(dòng)摳圖方法，在這其中又包含不同的方法，這些方法對(duì)于不同類型的圖像會(huì)有不同的處理效果。本文及圖像摳圖系統(tǒng)需要解決的問題主要是能夠完成圖像的初級(jí)處理部分，即圖像的前景與背景分離操作或者完成用戶對(duì)圖像的感興趣區(qū)域的提取。并且要設(shè)計(jì)一個(gè)較友好的GUI圖形用戶交互界面，并在圖像用戶界面中體現(xiàn)系統(tǒng)所解決的問題，為用戶提供不同的圖像摳圖方法，為用戶解決分離圖像的問題。系統(tǒng)中利用幾種不同的方法進(jìn)行摳圖操作，然而我們需要從這些方法的實(shí)現(xiàn)及操作中學(xué)習(xí)并研究這些不同的方法中所蘊(yùn)含的寶貴研究基礎(chǔ)，本文需要解決的另一個(gè)問題就是研究這些方法并比較這些方法。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了利用不同的圖像摳圖方法完成圖像摳圖操作即圖像分割處理，用戶可以根據(jù)待處理圖像的后期處理需求、感興趣區(qū)域復(fù)雜程度、背景復(fù)雜程度、前景與背景的關(guān)系、邊緣的復(fù)雜程度等選擇圖像摳圖方法。并根據(jù)摳圖原理、圖像類型、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果等總結(jié)出的信息列舉幾個(gè)選擇摳圖方法的例子。本文需要研究系統(tǒng)中使用的幾種方法的原理、實(shí)現(xiàn)、優(yōu)缺點(diǎn)、不同之處，并在這些基礎(chǔ)上提出摳圖系統(tǒng)的不足并提出自己的展望，對(duì)現(xiàn)有摳圖方法做簡單的總結(jié)或者說提出自己的看法，并且對(duì)現(xiàn)有的圖像摳圖方法做出自己的改進(jìn)方案，探索未來的發(fā)展方向。2.3系統(tǒng)需求問題描述2.3.1系統(tǒng)功能性需求通過對(duì)用戶群以及項(xiàng)目所需要解決問題的分析，對(duì)系統(tǒng)的功能性需求做出分析和描述。首先，根據(jù)功能性需求主要是指有具體的完成內(nèi)容的需求，我們需要明確哪些需求是需要具有具體的完成內(nèi)容的需求。本文中的圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)存在。中會(huì)為用戶提供不同的方法，每一種方法都有實(shí)現(xiàn)要求，并且在其中的交互式摳圖過程中存在人機(jī)交互的部分，在圖像的摳圖操作或圖像的邊緣檢測(cè)操作中用戶是可以自主選擇方法的。2.3.2系統(tǒng)非功能性需求為了更好地認(rèn)識(shí)并改進(jìn)系統(tǒng)，我們需要分析系統(tǒng)的非功能性需求。首先，對(duì)圖像摳圖系統(tǒng)的性能做分析。在系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間方面來看，系統(tǒng)中不同方法對(duì)不同的圖片所作出的響應(yīng)時(shí)間會(huì)有差別，特別是在邊緣檢測(cè)過程中，由于計(jì)算方法不同，計(jì)算時(shí)間也會(huì)不同，因此響應(yīng)時(shí)間也會(huì)相應(yīng)地有所差別。而從應(yīng)用延遲時(shí)間來看，這方面也是，在邊緣檢測(cè)的過程中會(huì)有明顯的感覺，雖說后臺(tái)的計(jì)算時(shí)間會(huì)有差別，事實(shí)上邊緣檢測(cè)時(shí)間是較長的，本系統(tǒng)中大約用時(shí)3秒左右，但是計(jì)算完成后向界面?zhèn)鬟f的時(shí)間是比較理想的，資源利用率也比較正常。由于本系統(tǒng)不是并發(fā)系統(tǒng)，因此沒有對(duì)吞吐量及并發(fā)用戶數(shù)進(jìn)行分析。本項(xiàng)目存在約束，由于圖像自動(dòng)摳圖方法項(xiàng)目是畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，要求畢業(yè)前完成，所以系統(tǒng)完成的時(shí)間存在約束。第3章項(xiàng)目設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則生活圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則主要體現(xiàn)在安全、方便易用、操作簡單、能夠解決問題四個(gè)方面。生活圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)是現(xiàn)代人們生活品質(zhì)、觀念的轉(zhuǎn)變與計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展共同催化的產(chǎn)物。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，要考慮到用戶對(duì)于圖像處理的需求、所面臨的龐大用戶群、不同摳圖方法不同類型的圖片的處理能力、不同摳圖方法不同類型的圖片的摳圖效果、界面的友好性、邊緣檢測(cè)的計(jì)算速度的等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)就是可以解決圖像摳圖問題，利用現(xiàn)有的圖像摳圖方法我們可以做到在從系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)并完成摳圖操作處理圖像。3.2系統(tǒng)功能架構(gòu)3.2.1系統(tǒng)功能組成系統(tǒng)的功能主要由系統(tǒng)配置管理（界面管理）、用戶使用管理（圖片文件管理、圖像處理方法管理）、輔助功能（多媒體數(shù)據(jù)管理）組成。圖片讀取主要功能特征有：支持多種圖片格式、支持不同大小、支持不同拍攝類型的圖片、支持多次選擇等。圖像摳圖主要功能特征有：支持圖像文件的讀取、支持多種圖片格式、支持不同大小、支持不同拍攝類型的圖片、支持用戶自主選擇摳圖方法、支持自動(dòng)摳圖或交互式摳圖等。圖像邊緣檢測(cè)主要功能特征有：支持多種圖片格式、支持不同大小、支持不同拍攝類型的圖片、支持用戶自主選擇檢測(cè)方法等。由以上分析，我們獲得系統(tǒng)的功能架構(gòu)圖，如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)功能架構(gòu)圖3.2.2系統(tǒng)功能流程由系統(tǒng)架構(gòu)圖可以看出整個(gè)系統(tǒng)的功能架構(gòu)簡單而清晰，系統(tǒng)的功能流程主要是：打開系統(tǒng)——讀取圖像文件——顯示圖像文件——選擇圖像摳圖操作處理方法——處理圖像文件——返回處理結(jié)果——退出系統(tǒng)。由此，我們獲得系統(tǒng)的功能流程圖，如圖3-2所示。圖3-2系統(tǒng)功能流程圖3.3系統(tǒng)的GUI用戶界面設(shè)計(jì)3.3.1GUI圖形用戶界面設(shè)計(jì)原則GUI圖形用戶界面是屬于人機(jī)交互層面的，它是人與計(jì)算機(jī)之間交換信息的媒介，用戶可以通過用戶界面與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息的交換。因此，開發(fā)者在設(shè)計(jì)用戶界面的過程中，界面的友好性與易用性對(duì)于系統(tǒng)來說有著重要的意義。GUI圖形用戶交互界面呈現(xiàn)系統(tǒng)的任務(wù)操作，整體系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段需要考慮的問題主要有：界面各個(gè)模塊的安排，位置、比例等，這方面需要考慮的因素有很多，比如：需要幾個(gè)模塊、各個(gè)模塊在系統(tǒng)中的重要程度、一般情況下用戶的操作習(xí)慣、界面布局的構(gòu)圖等等因素。為了使系統(tǒng)更加實(shí)用、友好，GUI圖形用戶界面的設(shè)計(jì)過程中需要遵循一定的原則。根據(jù)我們的軟件使用經(jīng)歷可以明白用戶界面設(shè)計(jì)的終極原則是用戶可以根據(jù)習(xí)慣與是使用經(jīng)歷打開系統(tǒng)直接使用并不借助說明材料，但是為了在界面設(shè)計(jì)中更好地約束自己，本文提出了本系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)的原則。首先，界面要簡潔舒適。簡單的界面為客戶呈現(xiàn)一種輕松的操作心情，便于用戶更好地理解并使用系統(tǒng)，避免出現(xiàn)令人混淆的選擇；其次，界面中的文字語言應(yīng)當(dāng)考慮用戶的感受，避免過于專業(yè)的難懂語言出現(xiàn)，要貼近生活貼近人們一般的思維方式，這也是界面為用戶呈現(xiàn)友好性的很重要的一點(diǎn)，可以清晰地為用戶呈現(xiàn)系統(tǒng)的功能與操作流程；接著，系統(tǒng)的界面在設(shè)計(jì)的過程中一定要考慮統(tǒng)一和諧的設(shè)計(jì)風(fēng)格、統(tǒng)一和諧的色彩搭配、統(tǒng)一和諧的字體與大小顏色、各個(gè)板塊之間的組合也要統(tǒng)一協(xié)調(diào)；再來，界面的設(shè)計(jì)過程中要考慮到需要提示的部分有哪些并在需要提示的部分加入友好實(shí)用可以解決問題的提示內(nèi)容，方便用戶理解與繼續(xù)正確操作；最后，系統(tǒng)的界面應(yīng)該是安全的，用戶在使用過程中如遇到錯(cuò)誤操作，系統(tǒng)的操作可以返回上一級(jí)或開始重新操作，不會(huì)讓用戶的操作陷入死循環(huán)。3.3.2GUI圖形用戶界面設(shè)計(jì)圖實(shí)用、友好的GUI圖形用戶界面為用戶更好地完成圖像摳圖操作提供輕松的環(huán)境有利的前提。根據(jù)GUI圖形用戶界面的設(shè)計(jì)原則與系統(tǒng)功能需要，我們獲得系統(tǒng)的GUI圖形用戶界面設(shè)計(jì)圖，如圖3-3所示：圖3-3GUI圖形用戶界面設(shè)計(jì)圖第4章編程語言、工具及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)4.1編程語言、工具：MATLAB本文中圖像自動(dòng)摳圖方法是運(yùn)用MATLAB編程語言借助MATLAB編程工具實(shí)現(xiàn)的。首先，編程語言方面，MATLAB是一種高級(jí)的矩陣語言。眾所周知，MATLAB具有強(qiáng)大的運(yùn)算功能與圖形處理展示功能。MATLAB的基本數(shù)據(jù)編程特點(diǎn)有：控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο蟆ATLAB可以進(jìn)行代碼開發(fā)、矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)值處理、數(shù)據(jù)視圖、實(shí)現(xiàn)各種算法、創(chuàng)建GUI圖形用戶界面、連接JAVA/C++等編程語言的程序等。作為一種編程工具，MATLAB是matrix與laboratory兩個(gè)單詞的組合，意為矩陣工廠或矩陣實(shí)驗(yàn)室。顧名思義，這是一種數(shù)學(xué)軟件，由美國的MathWorks公司發(fā)布，MATLAB運(yùn)用范圍非常廣泛，可用于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)與優(yōu)化、信號(hào)處理與通信、控制系統(tǒng)、圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺、測(cè)試與測(cè)量、計(jì)算金融、計(jì)算生物、并行計(jì)算、數(shù)據(jù)庫訪問與報(bào)告、混合編程等諸多領(lǐng)域。因此，MATLAB包含大量計(jì)算算法集合，用于代碼開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)值計(jì)算等開發(fā)環(huán)境。在數(shù)學(xué)建模中占有一定重要的地位，在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域也有一番建樹。另外，MATLAB的使用中需要了解并用到的最常見的操作交互界面包含：命令窗口、歷史命令窗口、當(dāng)前目錄窗口、工作空間瀏覽器、“開始”按鈕等。還需要了解函數(shù)文件、M文件的編寫等。MATLAB的另一個(gè)特點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)可視化功能，用圖像表示向量與矩陣，換言之，反過來圖形也可以用向量與矩陣來表示。作圖主要針對(duì)二維圖形、三維圖形、數(shù)字圖像處理、繪制圖形等。在MATLAB中，可以使用GUIDE創(chuàng)建GUI圖形用戶界面。由于用戶不需要了解命令的實(shí)現(xiàn)方法與執(zhí)行過程，因此需要使用友好易用的GUI圖形用戶界面更好地完成與用戶之間的交互，用戶能在界面中完成處理操作，開發(fā)者也可以通過界面將系統(tǒng)的功能展現(xiàn)給用戶，為用戶提供更好的服務(wù)。開發(fā)者創(chuàng)建GUI對(duì)象，根據(jù)需要設(shè)置控件，接著為對(duì)象中的控件編寫回調(diào)函數(shù)，就可以讓程序在界面中完成實(shí)現(xiàn)并運(yùn)行。4.2圖像自動(dòng)摳圖方法簡介4.2.1相關(guān)概念簡介在圖像自動(dòng)摳圖項(xiàng)目的研究以及實(shí)現(xiàn)過程中包含許多研究點(diǎn)，本節(jié)對(duì)項(xiàng)目相關(guān)方法中的相關(guān)概念做一簡單的介紹。感興趣區(qū)域（regionofinterest，ROI），顧名思義這一概念是指圖中最能引起圖像處理者關(guān)注并感興趣的以及最能夠表現(xiàn)一幅圖像所蘊(yùn)含內(nèi)容與靈魂的那一部分區(qū)域，這些關(guān)鍵的圖像區(qū)域被稱之為感興趣區(qū)域。感興趣區(qū)域（regionofinterest，ROI）從另一個(gè)角度上來說其實(shí)就是圖像中待處理的區(qū)域，我們?cè)谔幚韴D像的過程中往往會(huì)有一個(gè)處理目標(biāo)，勾勒并提取出需要做合成分離或其他效果處理的那部分區(qū)域就是感興趣區(qū)域。在圖像做特殊效果處理之前首先分析并勾勒出能夠表現(xiàn)圖像內(nèi)容的感興趣區(qū)域可以提高處理效率減少計(jì)算冗余。圖像分割，圖像的分割算法主要是為提取感興趣區(qū)域而服務(wù)的一個(gè)主要步驟。圖像分割是對(duì)圖像做細(xì)分處理將圖像劃分為組成這幅圖像的子區(qū)域或物體，細(xì)分的程度或者說分割的精度是取決于我們所要解決的問題的。換言之，在實(shí)現(xiàn)過程中，分割任務(wù)會(huì)一直持續(xù)，當(dāng)我們所要處理的圖像的感興趣區(qū)域被檢測(cè)出來時(shí)分割任務(wù)也會(huì)隨之終止。圖像的灰度值具有兩個(gè)基本性質(zhì)：不連續(xù)性與相似性，而本文處理圖像分割問題的主要關(guān)注點(diǎn)在于圖像的灰度值突變部分，比如說圖像的邊緣，根據(jù)邊緣的識(shí)別檢測(cè)來進(jìn)行圖像分割算法。邊緣檢測(cè)，是在圖像處理中為了完成圖像分割得到圖像感興趣區(qū)域這一項(xiàng)任務(wù)而存在的處理方法。為完成圖像分割，我們首先要找到邊緣部分，而邊緣是相互連接的圖像灰度值突變的像素集合，找到它們需要借助邊緣檢測(cè)器，利用邊緣檢測(cè)算子檢測(cè)出灰度存在突變的連續(xù)邊緣像素，是一種局部的圖像處理方法。閾值處理，這也是一項(xiàng)在圖像分割的應(yīng)用中占據(jù)核心地位的處理方法。閾值處理這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于它易于實(shí)現(xiàn)、計(jì)算量相對(duì)較小、運(yùn)算速度較快、處理能力較穩(wěn)定且直觀。閾值處理可以直接將圖像劃分為構(gòu)成圖像的子區(qū)域，閾值處理將設(shè)置一個(gè)估計(jì)值，根據(jù)圖像中各個(gè)像素灰度值與設(shè)定閾值的大小關(guān)系（大于或小于等于關(guān)系）將圖像中的像素劃分為兩個(gè)像素集合并為這些像素賦值（1或0），由此圖像被分割為背景區(qū)域像素集合與對(duì)象區(qū)域（感興趣區(qū)域）像素集合兩個(gè)子區(qū)域。閾值處理包括涉及單個(gè)圖像變量灰度的單閾值處理/全局閾值處理與涉及多個(gè)圖像變量的多變量閾值處理。形態(tài)學(xué)（morphology）圖像處理，這里的形態(tài)學(xué)所表示的是數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)。在數(shù)字圖像處理中，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)是作為一種處理工具從目標(biāo)圖像中提取具有形狀特征的有用的圖像分量，是從圖像中提取“內(nèi)涵”的操作。值得一提的是，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的語言是集合論，而數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的集合表示圖像中的對(duì)象。本文中用到的灰度圖像的形態(tài)學(xué)處理中，灰度圖像具有三個(gè)分量，前兩個(gè)分量用來提供像素的坐標(biāo)，第三個(gè)分量則是代表著該像素點(diǎn)的離散灰度值。本文所用到的摳圖方法中就含有形態(tài)學(xué)處理方法的摳圖，主要是針對(duì)二值圖像或灰度圖像的對(duì)圖像元素結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕、膨脹、開操作、閉操作、元素重構(gòu)等基本操作提取圖像特征從而得到感興趣區(qū)域圖像。還借助形態(tài)學(xué)處理方法處理了邊緣提取、提取連通域連通分量、孔洞填充圖像背景色等問題。4.2.2圖像摳圖方法的基本原理（1）交互式圖像摳圖方法:交互式圖像摳圖方法是一種交互性的加入用戶主觀想法的圖像分割算法，分割圖像的目的是將圖像信息劃分為兩個(gè)圖像區(qū)域信息，并提取返回用戶所選區(qū)域，這種方法可以規(guī)避一些在自動(dòng)摳圖算法中感興趣區(qū)域邊界出現(xiàn)歧義的問題，直接滿足用戶所需，是一種效率高、速率快、摳圖效果細(xì)膩、具有針對(duì)性的摳圖方法?，F(xiàn)階段，市場(chǎng)上所使用的圖像處理軟件如：Photoshop、美圖秀秀等都具有交互式摳圖功能，通過這些交互式摳圖工具完成圖像的分割。分割過程是數(shù)據(jù)可視化的，通過用戶用鼠標(biāo)一一點(diǎn)取摳圖邊緣來進(jìn)行可視化執(zhí)行，這一過程的復(fù)雜度根據(jù)用戶所追求預(yù)期的圖像效果以及感興趣區(qū)域邊緣復(fù)雜性來決定，交互的過程對(duì)于用戶體驗(yàn)來說相對(duì)比較耗時(shí)，同樣的由于在一定程度上避免了自動(dòng)摳圖方法中自動(dòng)檢測(cè)邊緣感興趣區(qū)域提取過程中數(shù)據(jù)丟失或多余的問題所以摳圖結(jié)果也相對(duì)理想。交互式摳圖算法流程圖如圖4-1所示：圖4-1交互式摳圖算法流程圖（2）閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法：閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法是一種比較傳統(tǒng)的圖像分割算法，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于它易于實(shí)現(xiàn)、計(jì)算量相對(duì)較小、運(yùn)算速度較快、處理能力較穩(wěn)定且直觀等。閾值分割處理將圖像分割為對(duì)象區(qū)域與背景區(qū)域，全局閾值處理的公式：g(x,y)=1，f(x,y)>T0,f(x,y)≤T，全局閾值處理指所處理的數(shù)據(jù)只與像素點(diǎn)的灰度值有關(guān)。根據(jù)閾值分割處理的公式，可以以閾值為基準(zhǔn)將圖像信息劃分為兩個(gè)區(qū)域，對(duì)象區(qū)域中包含所有灰度值大于T的像素點(diǎn)集合并為這些像素賦值為1即白色點(diǎn)集合，背景區(qū)域中包含所有灰度值小于等于T的像素點(diǎn)集合并為這些像素賦值為0即黑色點(diǎn)集合。最后再去除背景區(qū)域，留下感興趣區(qū)域。閾值分割摳圖算法流程圖如圖4-2所示：圖4-1閾值分割摳圖算法流程圖（3）差影法圖像自動(dòng)摳圖方法：差影法實(shí)際上就是指對(duì)兩個(gè)圖像對(duì)象進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算的方法，而代數(shù)運(yùn)算就是加、減、乘、除運(yùn)算，就是說要對(duì)兩個(gè)圖像對(duì)象進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算處理。為了得到感興趣區(qū)域，我們需要將背景剔除，因此我們首先要通過計(jì)算得到背景圖像，再用原始圖像與背景圖像做減法運(yùn)算，減法運(yùn)算的目的事實(shí)上也是為了增強(qiáng)圖像中的細(xì)節(jié)而本文需要增強(qiáng)的細(xì)節(jié)是圖像的前景區(qū)域。在對(duì)兩個(gè)圖像做減法運(yùn)算時(shí)，由于背景圖像與原圖有重疊并且重疊部分灰度值相同（即背景圖像與原圖背景區(qū)域重疊灰度值相同其余部分像素的灰度值為0），相減以后重疊部分所有像素點(diǎn)的灰度值為0即背景區(qū)域?yàn)楹谏瑢?duì)象區(qū)域做減法運(yùn)算以后灰度值不變還是原值，由此得到一副背景為黑色的新圖像，完成摳圖任務(wù)。差影法摳圖算法流程圖如圖4-3所示：圖4-3差影法摳圖算法流程圖（4）形態(tài)學(xué)圖像自動(dòng)摳圖方法：利用形態(tài)學(xué)方法處理圖像分割問題是傳統(tǒng)的針對(duì)二值圖像或灰度圖像的對(duì)圖像元素結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕、膨脹、開操作、閉操作、元素重構(gòu)等基本操作提取圖像特征從而得到感興趣區(qū)域圖像的圖像處理方法，主要用到的是形態(tài)學(xué)中集合的反射和平移。對(duì)原始彩色圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換并進(jìn)行二值化處理；構(gòu)造結(jié)構(gòu)元并基于所構(gòu)造的結(jié)構(gòu)元對(duì)二值圖像進(jìn)行膨脹操作；為了能使圖像的邊緣輪廓更加平滑細(xì)膩使效果更加理想，需要對(duì)膨脹后的結(jié)果進(jìn)行開操作；為了增強(qiáng)圖像中較暗區(qū)域中的淺色細(xì)節(jié)，對(duì)完成開操作處理后的圖像做反轉(zhuǎn)變換得到反轉(zhuǎn)圖像，再對(duì)反轉(zhuǎn)圖像進(jìn)行開操作；檢測(cè)被處理后圖像的邊緣并提取出連通域，由于結(jié)構(gòu)元在像素間是基于8連通的所以這里所提取的連通域是指8連通域，即根據(jù)判斷每一個(gè)邊緣像素是否與其他像素在上、下、左、右、左上角、左下角、右上角或右下角時(shí)連接著的關(guān)系來標(biāo)記圖像；最后，為二值圖像填充背景色，本文選擇孔洞填充法填充處理后的二值圖像的背景色，用原始圖像的分量與孔洞做點(diǎn)乘運(yùn)算從而得到感興趣區(qū)域。形態(tài)學(xué)摳圖算法流程圖如圖4-4所示：圖4-4形態(tài)學(xué)摳圖算法流程圖4.3程序的偽代碼4.3.1交互式圖像摳圖方法的偽代碼Start（算法開始）讀取圖片并顯示圖像%提取RGB圖像的分量R,G,B獲取維數(shù)的大小If維數(shù)=3R=三維數(shù)組，原圖x、y軸取所有情況，z軸取第一個(gè)值G=三維數(shù)組，原圖x、y軸取所有情況，z軸取第二個(gè)值B=三維數(shù)組，原圖x、y軸取所有情況，z軸取第三個(gè)值對(duì)原圖彩色圖像做灰度轉(zhuǎn)換ElseEnd[x坐標(biāo),y坐標(biāo),button]=ginput利用Plot函數(shù)根據(jù)所返回的鼠標(biāo)點(diǎn)選的坐標(biāo)值繪圖While（button=1）[x1坐標(biāo),y1坐標(biāo),button1]=ginput（1）Ifbutton1=1利用line函數(shù)順次連接相鄰點(diǎn)，直到首尾重合形成封閉圖形ElseBreakEnd利用roipoly函數(shù)選擇閉合的多邊形區(qū)域，選中區(qū)域值為1，未選中部分值為0If維數(shù)=3用圖像的R,G,B分量分別與選中的多邊形感興趣區(qū)域做點(diǎn)乘運(yùn)算構(gòu)造新的三維矩陣放入運(yùn)算結(jié)果實(shí)現(xiàn)矩陣的歸一化操作Imshow(歸一化后的圖像矩陣)Else直接對(duì)圖像與多邊形區(qū)域做點(diǎn)乘運(yùn)算實(shí)現(xiàn)矩陣歸一化操作Imshow(歸一化后的圖像矩陣)End（算法結(jié)束）4.3.2閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法的偽代碼Start（算法開始）讀取圖像調(diào)整原圖亮度值增強(qiáng)圖像對(duì)比度%圖像的二值化處理設(shè)定閾值T提取圖像所有像素點(diǎn)的離散灰度值分量%利用函數(shù)im2bw通過閾值變換將灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像灰度圖像中所有大于T的灰度值變?yōu)?，小于等于T的變?yōu)?%圖像中顯示感興趣區(qū)域而背景區(qū)域變成黑色I(xiàn)mshow(感興趣區(qū)域)End（算法結(jié)束）4.3.3差影法圖像自動(dòng)摳圖方法的偽代碼Start（算法開始）讀取圖像對(duì)原圖彩色圖像做灰度轉(zhuǎn)換借助strel函數(shù)構(gòu)造圓形結(jié)構(gòu)元并根據(jù)背景復(fù)雜程度設(shè)定圓盤半徑基于結(jié)構(gòu)元對(duì)原圖進(jìn)行開操作得到背景區(qū)域圖像對(duì)原始圖像與背景圖像做減法運(yùn)算得到對(duì)象區(qū)域Imshow(感興趣區(qū)域)End（算法結(jié)束）4.3.4形態(tài)學(xué)圖像自動(dòng)摳圖方法的偽代碼Start（算法開始）讀取圖片調(diào)整原圖亮度值增強(qiáng)圖像對(duì)比度對(duì)原圖彩色圖像做灰度轉(zhuǎn)換%圖像的二值化處理設(shè)定閾值T提取圖像所有像素點(diǎn)的離散灰度值分量%利用函數(shù)im2bw通過閾值變換將灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像灰度圖像中所有大于T的灰度值變?yōu)?，小于等于T的變?yōu)?借助strel函數(shù)構(gòu)造圓形結(jié)構(gòu)元并根據(jù)背景復(fù)雜程度設(shè)定圓盤半徑基于結(jié)構(gòu)元膨脹二值圖像%對(duì)膨脹后的圖像進(jìn)行開操作刪除膨脹后的二值圖像中面積小于100的對(duì)象開操作后圖=~開操作后圖（圖像反轉(zhuǎn)）%對(duì)反轉(zhuǎn)后的圖像進(jìn)行開操作刪除反轉(zhuǎn)后的二值圖像中面積小于20的對(duì)象%提取8連通域L=bwlabel（處理后圖像，8）獲取連通標(biāo)記最大值利用hole孔洞填充算法填充二值圖像背景色For向量=1:3用原圖分量與孔洞做點(diǎn)乘運(yùn)算ElseImshow(感興趣區(qū)域)End（算法結(jié)束）4.4程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本文中的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由于是針對(duì)數(shù)字圖像的處理，因此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要是數(shù)組。所要處理的數(shù)組結(jié)構(gòu)主要有：一維數(shù)組、二維數(shù)組（即矩陣）、三維數(shù)組。數(shù)組是一段連續(xù)的內(nèi)存，是向量的推廣。據(jù)我所知，幾乎所有的高級(jí)編程語言都提供了數(shù)組這一數(shù)據(jù)類型。實(shí)際上，在程序設(shè)計(jì)語言中把數(shù)組看成是具有相同名字的同類型多變量的集合。n維數(shù)組是一種“同構(gòu)”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)數(shù)據(jù)元素類型均是相同的，并且結(jié)構(gòu)一致。例如n維數(shù)組A[1…n]，它們都明確的上界與下界，其中每一維的下界都是1。從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯關(guān)系角度來分析，數(shù)組A中共有n個(gè)元素并且每一個(gè)元素都被n個(gè)關(guān)系約束著且就單個(gè)關(guān)系而言，仍是線性的。數(shù)組結(jié)構(gòu)具有數(shù)據(jù)元素?cái)?shù)目固定、數(shù)據(jù)元素類型相同、數(shù)據(jù)元素下標(biāo)受上界與下界的約束并且有序等特點(diǎn)。數(shù)組的基本運(yùn)算包括兩種，這兩種基本運(yùn)算分別是:給定一組下標(biāo)存取相應(yīng)數(shù)據(jù)元素、給定一組下標(biāo)修改指定數(shù)據(jù)項(xiàng)元素的值。幾乎所有的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言都提供了數(shù)組類型。實(shí)際上，在程序語言中把數(shù)組看成是具有共同名字的同一類型多個(gè)變量的集合。數(shù)組的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：由于數(shù)組具有元素?cái)?shù)目固定之一特點(diǎn)，所以數(shù)組一般不提供插入或刪除運(yùn)算，數(shù)組被構(gòu)造后結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)元素?cái)?shù)目和元素之間的關(guān)系就被明確并不再發(fā)生變化，由這一特點(diǎn)可以看出數(shù)組適合采用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。眾所周知，計(jì)算機(jī)具有一維線性的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，所以我們?cè)诖鎯?chǔ)n維數(shù)組時(shí)需要將數(shù)組元素排列成為一種線性序列。確定了n維數(shù)組的維數(shù)與長度就可以為數(shù)組分配存儲(chǔ)空間。然而這種關(guān)系是可逆的，也就是說我們可以通過數(shù)組的下標(biāo)確定數(shù)據(jù)元素的具體存儲(chǔ)位置，因此在數(shù)組的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，數(shù)組中數(shù)據(jù)元素的位置是該元素下標(biāo)的線性函數(shù)。4.5方法最終實(shí)現(xiàn)（1）交互式圖像摳圖方法：要完成交互式方法的摳圖操作，首先要讀?。╥mread函數(shù)）并顯示(imshow函數(shù))圖像，提取該圖像的RGB分量（r,g,b）并做灰度轉(zhuǎn)換；為了在函數(shù)繪制完成后得到函數(shù)值，我們利用ginput命令通過鼠標(biāo)的移動(dòng)與點(diǎn)選來獲取該二維平面圖像中用戶所選每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)繪圖函數(shù)選擇plot函數(shù)；接著借助line函數(shù)將所選擇點(diǎn)順次連接形成封閉圖形，plot函數(shù)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)繪制點(diǎn)選軌跡折線；提取用戶所選擇的多邊形區(qū)域的任務(wù)由roipoly函數(shù)執(zhí)行，根據(jù)選中的各點(diǎn)的坐標(biāo)信息將圖像分為各點(diǎn)坐標(biāo)內(nèi)區(qū)域與坐標(biāo)外區(qū)域，未選中的區(qū)域?yàn)楹谏噙呅螀^(qū)域內(nèi)為白色；最后，為了得到選定區(qū)域內(nèi)原始的像素信息，我們分別用原始圖像的RGB分量（r,g,b）與選定區(qū)域內(nèi)的圖像信息做點(diǎn)乘運(yùn)算，將運(yùn)算所得的三個(gè)數(shù)組聯(lián)接為新的矩陣，并將該矩陣歸一化為一個(gè)圖像矩陣，由此得到新的圖像信息為將感興趣區(qū)域從背景中分離出來的圖像，至此完成交互式方法的摳圖操作。從算法的實(shí)現(xiàn)可以看出交互式方法處理圖像分割過程是數(shù)據(jù)可視化的，用戶可以對(duì)鼠標(biāo)進(jìn)行交互操作即通過用戶移動(dòng)并點(diǎn)擊鼠標(biāo)來勾勒出摳圖邊緣來進(jìn)行可視化執(zhí)行，這一過程的復(fù)雜度根據(jù)用戶所追求預(yù)期的圖像效果以及感興趣區(qū)域邊緣復(fù)雜性來決定，交互的過程對(duì)于用戶體驗(yàn)來說相對(duì)比較耗時(shí)，同樣的由于在一定程度上避免了自動(dòng)摳圖方法中自動(dòng)檢測(cè)邊緣感興趣區(qū)域提取過程中數(shù)據(jù)丟失或多余的問題所以摳圖結(jié)果也相對(duì)理想。運(yùn)行實(shí)現(xiàn)程序，以打開文件的方式讀取待處理圖片并顯示在坐標(biāo)軸上，交互選擇摳圖區(qū)域時(shí)只需依次點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵圈出輪廓，形成首尾順次連接的封閉式圖形時(shí)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵或回車鍵完成交互部分（在過程中若是想要提前完成區(qū)域選擇可以直接點(diǎn)擊回車完成對(duì)象區(qū)域的選擇）將原圖劃分為背景區(qū)域與感興趣區(qū)域，返回的圖形即圖像感興趣區(qū)域。運(yùn)行截圖如圖4-5所示：圖4-5（a）提示界面截圖圖4-5（b）打開待處理圖像截圖圖4-5（c）通過控制鼠標(biāo)勾勒邊緣截圖圖4-5（d）交互式摳圖結(jié)果截圖（2）閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法：讀?。╥mread函數(shù)）圖像并使用imadjust函數(shù)增強(qiáng)圖像的對(duì)比度；接著對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，主要是借助im2bw函數(shù)使用閾值變換的方法將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像（默認(rèn)只有黑白雙色的圖像），我們需要處理的數(shù)據(jù)是灰度值所以進(jìn)行閾值處理的數(shù)據(jù)是矩陣表示離散灰度值的第三個(gè)分量，處理方法是設(shè)定一個(gè)閾值（0-1之間，在這里選取0.6），并對(duì)待處理三維數(shù)組進(jìn)行閾值變換，即數(shù)組中但凡灰度值大于0.6的像素點(diǎn)的灰度值均轉(zhuǎn)換為1、相反灰度值小于0.6的像素點(diǎn)的灰度值均轉(zhuǎn)換為0，圖像中所有像素點(diǎn)的灰度值均變成了0或1兩個(gè)值，因此圖像由灰度圖像變成了二值圖像，經(jīng)過閾值分割處理圖像被分割為的前景與背景兩個(gè)區(qū)域，這里的閾值分割處理將圖像分割為對(duì)象區(qū)域與背景區(qū)域，全局閾值處理指所處理的數(shù)據(jù)只與像素點(diǎn)的灰度值有關(guān)。根據(jù)閾值分割處理的公式，可以以閾值為基準(zhǔn)將圖像信息劃分為兩個(gè)區(qū)域，對(duì)象區(qū)域中包含所有灰度值大于T的像素點(diǎn)集合并為這些像素賦值為1即白色點(diǎn)集合，背景區(qū)域中包含所有灰度值小于等于T的像素點(diǎn)集合并為這些像素賦值為0即黑色點(diǎn)集合；為了去除背景區(qū)域接著要平鋪矩陣，將矩陣BW在三個(gè)維度上復(fù)制，每個(gè)維度分別復(fù)制1、1、3次，產(chǎn)生一個(gè)1*1*3的三維數(shù)組；將原圖中所有與所得三維數(shù)組值相同的部分賦值為0，即背景區(qū)域變成黑色，得到被分割出來的感興趣區(qū)域圖像。運(yùn)行截圖如圖4-6所示：圖4-6（a）打開待處理圖像截圖圖4-6（b）閾值分割法摳圖結(jié)果截圖（3）差影法圖像自動(dòng)摳圖方法：差影法事實(shí)上是一種對(duì)圖像間做基本的代數(shù)運(yùn)算的方法。實(shí)現(xiàn)的過程，首先還是要打開讀取（imread函數(shù)）預(yù)處理圖像并增強(qiáng)圖像的對(duì)比度；接著對(duì)彩色圖像做灰度轉(zhuǎn)換，將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像；利用strel函數(shù)構(gòu)造形態(tài)結(jié)構(gòu)元素，生成半徑為2的圓形，并基于所構(gòu)造的結(jié)構(gòu)元對(duì)圖像進(jìn)行開操作處理，得到圖像背景圖像（由于每幅圖像背景情況不同，在構(gòu)造結(jié)構(gòu)元的時(shí)候可以根據(jù)圖像背景更改圓盤半徑的大小已達(dá)到更好的效果）；最后用imsubtract函數(shù)實(shí)現(xiàn)原始圖像與所得到的背景圖像之間的減法運(yùn)算，在對(duì)兩個(gè)圖像做減法運(yùn)算時(shí)，由于背景圖像與原圖有重疊并且重疊部分灰度值相同（即背景圖像與原圖背景區(qū)域重疊灰度值相同其余部分像素的灰度值為0）相減以后重疊部分所有像素點(diǎn)的灰度值為0即背景區(qū)域?yàn)楹谏?，?duì)象區(qū)域做減法運(yùn)算以后灰度值不變還是原值，得到的圖像則是感興趣區(qū)域。運(yùn)行截圖如圖4-7所示：圖4-7（a）打開待處理圖像截圖圖4-7（b）差影法摳圖結(jié)果截圖（4）形態(tài)學(xué)圖像自動(dòng)摳圖方法：形態(tài)學(xué)圖像自動(dòng)摳圖方法是針對(duì)二值圖像或灰度圖像的對(duì)圖像元素結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕、膨脹、開操作、閉操作、元素重構(gòu)等基本操作提取圖像特征從而得到感興趣區(qū)域圖像的圖像處理方法。在實(shí)現(xiàn)過程中，首先同樣還是要打開讀?。╥mread函數(shù)）預(yù)處理圖像并增強(qiáng)圖像的對(duì)比度；接著依然是對(duì)原圖彩色圖像做灰度轉(zhuǎn)換，將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像；接著對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，主要是借助im2bw函數(shù)使用閾值變換的方法將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像（默認(rèn)只有黑白雙色的圖像），我們需要處理的數(shù)據(jù)是灰度值所以進(jìn)行閾值處理的數(shù)據(jù)是矩陣表示離散灰度值的第三個(gè)分量，處理方法是設(shè)定一個(gè)閾值（0-1之間，在這里選取0.9，選取閾值的時(shí)候發(fā)現(xiàn)在用形態(tài)學(xué)處理方法處理圖像時(shí)，閾值越大處理效果越好，因此選取0.9為閾值進(jìn)行處理），并對(duì)待處理三維數(shù)組進(jìn)行閾值變換，即數(shù)組中但凡灰度值大于0.9的像素點(diǎn)的灰度值均轉(zhuǎn)換為1、相反灰度值小于0.9的像素點(diǎn)的灰度值均轉(zhuǎn)換為0，圖像中所有像素點(diǎn)的灰度值均變成了0或1兩個(gè)值，因此圖像由灰度圖像變成了二值圖像，經(jīng)過閾值分割處理圖像被分割為的前景與背景兩個(gè)區(qū)域；接下來要對(duì)圖像做膨脹操作，首先要借助strel函數(shù)構(gòu)造用于膨脹操作的結(jié)構(gòu)元，strel函數(shù)能夠利用各種形狀及大來構(gòu)造元素，基于所構(gòu)造的結(jié)構(gòu)元對(duì)二值圖像進(jìn)行膨脹操作；為了使圖像的邊緣更加平滑，我們需要對(duì)膨脹后的圖像進(jìn)行開操作處理消滅圖像中細(xì)微的突出部分，刪除圖像中所有面積小于100的對(duì)象；接下來，還要繼續(xù)處理一項(xiàng)細(xì)節(jié)。我們需要增強(qiáng)二值圖像中較暗的區(qū)域中所有白色或灰色的淺色像素細(xì)節(jié)，因此對(duì)完成開操作處理后的圖像做反轉(zhuǎn)變換得到反轉(zhuǎn)圖像，再對(duì)反轉(zhuǎn)圖像進(jìn)行開操作處理，刪除圖像中所有面積小于20的對(duì)象；利用函數(shù)bwperim判斷經(jīng)過處理后的圖像中哪些像素點(diǎn)屬于邊緣像素；計(jì)算矩陣的行數(shù)與列數(shù)，并提取連通域，由于結(jié)構(gòu)元在像素間是基于8連通的所以這里所提取的連通域是指8連通域，即根據(jù)判斷每一個(gè)邊緣像素是否與其他像素在上、下、左、右、左上角、左下角、右上角或右下角時(shí)連接著的關(guān)系來標(biāo)記圖像，這些標(biāo)記便簽的值是1到8；利用max函數(shù)得到標(biāo)記結(jié)果中最大值的標(biāo)簽的值；做了這些操作以后，最后一步操作是要填充背景，本文選取孔洞填充算法來填充二值圖像的背景色，孔洞是由感興趣區(qū)域的像素相連接的邊緣所圍成的背景區(qū)域，我們要填充所有這樣的區(qū)域，用代表原始圖像的矩陣的分量與孔洞做點(diǎn)乘運(yùn)算，最終得到感興趣區(qū)域。運(yùn)行截圖如圖4-8所示：圖4-8（a）打開待處理圖像截圖圖4-8（b）形態(tài)學(xué)摳圖結(jié)果截圖（5）在對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)操作的過程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中所采用的三種邊緣檢測(cè)算子的計(jì)算時(shí)間比較長且各不相同；在對(duì)邊緣提取的結(jié)果中我們不難發(fā)現(xiàn)，在Sobel算子、Prewitt算子以及Canny算子這三種邊緣檢測(cè)算子中，Canny算子的邊緣檢測(cè)效果最理想，并且對(duì)細(xì)節(jié)的提取比較到位，所提取出的圖像邊緣也比較平滑。邊緣檢測(cè)邊緣檢測(cè)的運(yùn)行結(jié)果截圖如圖4-9所示：圖4-9（a）打開待檢測(cè)圖像截圖圖4-9（b）Sobel算子邊緣檢測(cè)結(jié)果截圖圖4-9（c）Prewitt算子邊緣檢測(cè)結(jié)果截圖圖4-9（d）Canny算子邊緣檢測(cè)結(jié)果截圖第5章系統(tǒng)測(cè)試5.1測(cè)試不同方法相同照片對(duì)于系統(tǒng)中所實(shí)現(xiàn)的四種圖像摳圖方法，它們各自在處理圖像分割問題時(shí)的原理不同，這些方法對(duì)不同類型的圖像有著不同的處理能力。因此，對(duì)于每種方法它都存在著各自比較擅長處理的圖像類型。為了能更好地檢測(cè)系統(tǒng)的可行性，并且能夠?yàn)橛脩籼峁└玫膿笀D方法選擇方案，對(duì)每種圖像摳圖方法進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。首先，選取四張不同復(fù)雜度、拍攝環(huán)境等類型各異的圖像。對(duì)這四張圖像進(jìn)行摳圖處理，每張圖片都用兩種不同的方法運(yùn)行處理，最后根據(jù)運(yùn)行結(jié)果做簡單的測(cè)試分析。運(yùn)行截圖如圖5-1所示：圖5-1(a)閾值分割摳圖結(jié)果截圖圖5-1(b)形態(tài)學(xué)摳圖結(jié)果截圖圖5-1(c)閾值分析摳圖結(jié)果截圖圖5-1(d)差影法摳圖結(jié)果截圖圖5-1(e)閾值分割摳圖結(jié)果截圖圖5-1(f)形態(tài)學(xué)摳圖結(jié)果截圖圖5-1(g)交互式摳圖結(jié)果截圖圖5-1(h)閾值分割摳圖結(jié)果截圖通過對(duì)四張圖片的運(yùn)行測(cè)試，我們可以看到四組運(yùn)行測(cè)試的結(jié)果。從這四組測(cè)試結(jié)果可以做出以下分析：（1）在處理背景復(fù)雜度一般并且前景區(qū)域面積較大的圖像類型時(shí)，交互式處理方法可以不考慮這些圖像本身的因素去處理，而形態(tài)學(xué)處理方法對(duì)于背景的判斷會(huì)出現(xiàn)誤差導(dǎo)致信息丟失或信息多余等現(xiàn)象。相反，閾值分割處理方法與差影法圖像自動(dòng)摳圖方法對(duì)這類圖像的處理結(jié)果相對(duì)是比較理想的。（2）在處理背景復(fù)雜度一般、用戶感興趣的對(duì)象區(qū)域較復(fù)雜、內(nèi)容不連續(xù)、細(xì)節(jié)像素比較多的圖像類型時(shí)，交互式處理方法依然可以不考慮這些圖像本身的因素去處理，但是操作起來難度、工作量、工作時(shí)間較大，因此不建議采用交互式方法處理這類圖像。因?yàn)樾枰崛〉膮^(qū)域比較復(fù)雜，并且邊界提取的復(fù)雜度也較高，因此交互式用戶手動(dòng)摳圖就顯得不太實(shí)際并且操作起來的難度也相對(duì)較大、耗時(shí)比較長、操作過程中容易出現(xiàn)邊界勾勒不準(zhǔn)確需要退回并重復(fù)邊緣點(diǎn)選操作、用戶容易在操作工程中產(chǎn)生疲勞等問題。差影法在處理這類圖像時(shí)處理能力相對(duì)較差，對(duì)于區(qū)域的分割處理會(huì)出現(xiàn)誤差導(dǎo)致信息丟失或信息多余等現(xiàn)象。然而，閾值分割處理算法以及形態(tài)學(xué)處理的圖像自動(dòng)摳圖方法對(duì)于這類圖像的處理能力比較強(qiáng)，摳圖效果比較接近我們想要的結(jié)果。（3）若待處理圖像的背景色是單一的，如綠幕等拍攝圖片，用三種圖像自動(dòng)的摳圖方法處理就可以，這樣一來可以減少工作量并且邊界處理比較平滑。在處理這類圖像的過程中我們不難發(fā)現(xiàn)交互式處理方法則顯得比較復(fù)雜，并且在摳圖過程中容易出現(xiàn)邊緣勾勒偏差等問題。（4）當(dāng)我們需要從預(yù)處理圖像中提出中其中的一個(gè)細(xì)節(jié)區(qū)域時(shí)交互式摳圖方法是最好的選擇，因?yàn)槲覀兯獜膹?fù)雜的原圖像中提取出來的感興趣區(qū)域可能是與灰度圖像像素的灰度值無關(guān)的單純提取用戶感興趣的一部分像素特征，而本文中再系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的圖像自動(dòng)摳圖方法多是基于二值圖像或灰度圖像的灰度值進(jìn)行圖像分割處理的操作，因此如果使用自動(dòng)摳圖方法對(duì)這種情況進(jìn)行摳圖處理的結(jié)果多是不盡如人意的。針對(duì)這種摳圖需要，交互式處理方法可以很好地解決用戶需要。無論圖像的前景或背景區(qū)域復(fù)雜度如何，只需集中在對(duì)象區(qū)域就可以，直接打開圖像進(jìn)入交互式圖像摳圖界面，控制鼠標(biāo)點(diǎn)選對(duì)象區(qū)域的邊界，直至形成封閉的多邊形閉合區(qū)域，右擊鼠標(biāo)或點(diǎn)擊回車完成摳圖操作，返回感興趣區(qū)域，根據(jù)后期圖像處理需求決定邊緣的勾畫，邊界點(diǎn)越多圖像邊緣越細(xì)膩結(jié)果越理想。我們由以上分析可以看出，交互式圖像摳圖方法在處理圖像摳圖問題上的處理能力是比較穩(wěn)定并且不受圖像自身因素的影響的，唯一的不同在于處理過程的操作難度以及工作量等。而在系統(tǒng)中所實(shí)現(xiàn)的三種圖像自動(dòng)摳圖方法中，閾值分割處理方法在處理摳圖問題的處理能力以及處理效果都是較理想的，并且使用閾值分割法處理圖像分割問題非常穩(wěn)定，對(duì)于不同類型的圖像都可以較合理地解決圖像分割的問題，并且對(duì)于感興趣區(qū)域的提取也比較細(xì)致。其他三種圖像自動(dòng)摳圖方法都有各自的處理弊端，都有各自擅長處理的圖像類型以及不擅長處理的圖像，對(duì)于這些算法我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)研究中可以通過新的技術(shù)來規(guī)避這些缺點(diǎn)或者對(duì)這些方法進(jìn)行改進(jìn)。系統(tǒng)整體還是比較能夠?yàn)橛脩籼峁┖侠淼負(fù)笀D方案的，用戶可以嘗試不同的摳圖方法以求達(dá)到更好的摳圖結(jié)果，為數(shù)字圖像的后期合成等圖像處理操作提供便利。5.2測(cè)試同一方法不同照片整個(gè)由于交互式摳圖方法的摳圖結(jié)果受圖像的影響不大，只是不同的復(fù)雜度的圖像對(duì)于用戶在處理過程中的工作量與耗時(shí)等會(huì)有不同的偏差，因此在這一部分不單獨(dú)針對(duì)交互式摳圖方法進(jìn)行檢測(cè)分析。在前一節(jié)的測(cè)試結(jié)果中，我們發(fā)現(xiàn)閾值分割摳圖方法對(duì)前景較復(fù)雜的圖像有著較理想的處理效果，下面我們針對(duì)閾值分割進(jìn)行檢測(cè)分析，運(yùn)行截圖如圖5-2所示：圖5-2(a)(b)(c)(d)閾值分割摳圖結(jié)果截圖從上一節(jié)的系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果以及測(cè)試分析，對(duì)于閾值處理的圖形自動(dòng)摳圖方法的摳圖操作處理能力以及摳圖效果我們是可以給予肯定的。從上面針對(duì)閾值處理算法的測(cè)試結(jié)果，我們可以看出閾值處理方法對(duì)于圖像自動(dòng)摳圖操作的處理能力以及處理效果是比較穩(wěn)定且理想的。首先，對(duì)于背景色單一的圖像即便是遇到前景區(qū)域像素特征比較復(fù)雜、細(xì)節(jié)多、細(xì)節(jié)密集或稀疏、構(gòu)圖復(fù)雜、連續(xù)或不連續(xù)等問題都可以較準(zhǔn)確并完整地檢測(cè)出對(duì)象區(qū)域并有效地劃分對(duì)象區(qū)域與背景區(qū)域，提取出感興趣區(qū)域；另外，對(duì)于背景區(qū)域也復(fù)雜的情況也是同樣能夠?qū)D像劃分為由眾多特征、細(xì)節(jié)、對(duì)象區(qū)域等組成的新的圖像元素；最后，針對(duì)閾值處理方法，如果這種處理方法在摳圖處理結(jié)果中出現(xiàn)多余的圖像細(xì)節(jié)的問題，可以使用多種方法交叉處理圖像，例如閾值分割后用戶發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)小區(qū)域是自己所需要的感興趣區(qū)域，那么可以在閾值處理后采用交互式摳圖方法將感興趣區(qū)域直接裁剪出來，降低操作難度并節(jié)約時(shí)間。結(jié)論6.1總結(jié)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了利用不同的圖像摳圖方法完成圖像摳圖操作即圖像分割處理，用戶可以根據(jù)待處理圖像的后期處理需求、感興趣區(qū)域復(fù)雜程度、背景復(fù)雜程度、前景與背景的關(guān)系、邊緣的復(fù)雜程度等選擇圖像摳圖方法。下面列舉幾個(gè)根據(jù)摳圖原理、圖像類型、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果等總結(jié)出的選擇摳圖方法的幾個(gè)例子：（1）若待處理圖像背景色單一（綠幕等）就可以選擇閾值分割的圖像自動(dòng)摳圖方法來完成摳圖操作，但是在這一過程中由于不同的圖像它們的背景復(fù)雜度不同所以處理效果也會(huì)有差異，測(cè)試過程中也發(fā)現(xiàn)了這一差異，因此我們可以在處理過程中根據(jù)背景區(qū)域的復(fù)雜度修改閾值已達(dá)到更理想的處理效果。（2）若待處理圖像前景復(fù)雜，而用戶需要從這復(fù)雜的前景中提取一個(gè)細(xì)節(jié)（從人群中摳出一個(gè)人物），那么交互式摳圖方法就比較合適并且分離結(jié)果也更加精準(zhǔn)，雖然交互性的處理對(duì)于用戶來說處理過程相比較其他摳圖方法更加耗時(shí)，但是處理結(jié)果相應(yīng)的頁更加細(xì)膩并且具有較強(qiáng)的針對(duì)性，避免了區(qū)域分割錯(cuò)誤等問題。（3）當(dāng)待處理圖像中的前景是連續(xù)區(qū)域時(shí)，我們可以選擇形態(tài)學(xué)的處理方法來進(jìn)行圖像的自動(dòng)摳圖操作，由于形態(tài)學(xué)處理中涉及元素膨脹、開操作、空洞填充等形態(tài)學(xué)的處理算法，因此在填充背景時(shí)若前景是連續(xù)的畫面填充效果會(huì)比較理想。在這一過程中也有閾值處理的操作，由于不同的圖像它們的背景復(fù)雜度不同所以處理效果也會(huì)有差異，測(cè)試過程中也發(fā)現(xiàn)了這一差異，因此我們可以在處理過程中根據(jù)背景區(qū)域的復(fù)雜度修改閾值已達(dá)到更理想的處理效果。（4）若用戶需要提取整個(gè)前景區(qū)域，我們可以采用閾值分割、形態(tài)學(xué)處理或差影法來進(jìn)行摳圖操作。因?yàn)樾枰崛〉膮^(qū)域比較復(fù)雜，并且邊界提取的復(fù)雜度也較高，因此交互式用戶手動(dòng)摳圖就顯得不太實(shí)際并且操作起來的難度也相對(duì)較大、耗時(shí)比較長、操作過程中容易出現(xiàn)邊界勾勒不準(zhǔn)確需要退回并重復(fù)邊緣點(diǎn)選操作、用戶容易在操作工程中產(chǎn)生疲勞等問題，因此為了降低操作難度、提高處理速度、增加處理精確度等問題用戶可以選擇圖像的自動(dòng)摳圖方法。值得一提的是，在系統(tǒng)測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)差影法處理圖像分割問題比較粗糙，效果不理想感興趣區(qū)域的提取會(huì)出現(xiàn)偏差，其他的圖像自動(dòng)摳圖方法摳圖效果還是不錯(cuò)的。（5）待處理圖像若是要提取前景復(fù)雜并且具有大量不連續(xù)的細(xì)節(jié)的感興趣區(qū)域，那么比較理想的處理方法應(yīng)該是選擇閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法。處理之前首先分析圖像背景復(fù)雜程度調(diào)整閾值以達(dá)到更好的圖像對(duì)象區(qū)域與背景區(qū)域的分割效果。而遇到這種情況時(shí)，形態(tài)學(xué)也可以處理，但是處理結(jié)果中會(huì)有細(xì)節(jié)遺漏的現(xiàn)象出現(xiàn)，相對(duì)來說選擇閾值分割處理方法可以更好地解決前景感興趣區(qū)域復(fù)雜的問題。另外，在處理圖像的過程中，每種方法對(duì)于生活中手機(jī)或相機(jī)所拍攝的建筑、交通工具、人物、風(fēng)景等照片以及電腦合成的圖像或手繪漫畫以及油畫素描等藝術(shù)作品的處理能力摳圖效果各自不同。當(dāng)然了，交互式圖像摳圖處理方法對(duì)于圖像的摳圖處理效果是不受圖像自身因素影響的，只要用戶可以接受繁瑣的摳圖操作，那么各類復(fù)雜或簡單的圖像都可以采用交互式摳圖方法進(jìn)行摳圖處理。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理方法在摳圖的過程中對(duì)于電腦合成的圖像處理效果較理想然而在處理相機(jī)手機(jī)拍攝的人物、汽車花草樹木的照片時(shí)判斷識(shí)別對(duì)象區(qū)域會(huì)出現(xiàn)偏差，比如在處理像素較低的人物自拍照時(shí)會(huì)出現(xiàn)面部像素信息丟失的情況，也就是說部分前景區(qū)域會(huì)被當(dāng)做背景區(qū)域而被分離出原圖像，這樣的結(jié)果并不能滿足用戶的需求，因此對(duì)于這種情況用戶可以改變摳圖方案，可以換用擅長這類圖像的處理方法：閾值分割圖像自動(dòng)摳圖方法或者交互式摳圖方法。差影法對(duì)于日常所拍攝的建筑、汽車、人物等照片的處理是可以接受的，但是閾值分割處理方法可以處理的更加細(xì)膩。6.2展望生活圖像自動(dòng)摳圖系統(tǒng)對(duì)于幾種已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了的摳圖方法成功地做了系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試，并且針對(duì)四種摳圖方法不同類型的圖像在處理能力以及處理效果上做了分析。清楚地認(rèn)識(shí)到在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)摳圖方法的同時(shí)系統(tǒng)中所出現(xiàn)的不足以及對(duì)于各種方法處理圖像的弊端，正是因?yàn)檫@樣我們更要對(duì)系統(tǒng)以及圖像摳圖方法的發(fā)展做出展望。對(duì)于系統(tǒng)，可以在摳圖的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更多的功能為用戶的后期圖像處理工作提供便利。例如：我們可以為系統(tǒng)添加圖像分圖層處理功能、提供自動(dòng)更換圖像背景的功能、保