課程設計（論文）- 25基于矩形物體的旋轉角度測量

PAGE3燕山大學課程設計（論文）任務書院（系）：電氣工程學院基層教學單位：自動化儀表系學號學生姓名專業(yè)（班級）09級儀表三班設計題目25基于矩形物體的旋轉角度測量設計技術參數(shù)根據(jù)圖像處理的知識，確定圖像中矩形物體的旋轉角度，盡量使用較多的方法實現(xiàn)，并且比較每種方法的處理速度。設計要求設計確定圖像中矩形物體的旋轉角度，嘗試不用的定位方法，并進行比較，設計中應具有自己的設計思路，設計體會。工作量1.了解有關Matlab的基本知識，學會在matlab環(huán)境中讀入、顯示圖像。采用搜索了多種圖像函數(shù)Im2bw、polyfit等等，在嘗試第一種思路時，對于極坐標的建立不了解，故而放棄了第一種思路，進行第二種思路。3.查看圖像增強的相關知識，和相關函數(shù)，對圖像進行初步增強處理4.翻閱書籍，上網(wǎng)查資料，學習關于MATLAB控制語句的編寫，采用FOR語句編寫程序5.對多種方法做出一個綜合評價工作計劃1.12月9日（周一）：學習Matlab基礎應用；2.12月20日（周二）：21日（周三）：對課設題目進行思考，嘗試不用思路進行課設設計。3.12月22日（周四）：完善課設說明書，并準備答辯資料。4.12月23日（周五）：上午，整理課設內(nèi)容，完善答辯資料。下午，答辯。參考資料數(shù)字圖像處理學電子工業(yè)出版社賈永紅2003數(shù)字圖像處理（Matlab版）電子工業(yè)出版社岡薩雷斯2006其他數(shù)字圖像處理和matlab編程方面的書籍及相關學習資料指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。2011年12月23日1、課程設計目的提高分析問題、解決問題的能力，進一步鞏固數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的基本原理與方法。熟悉掌握一門計算機語言，可以進行數(shù)字圖像的應用處理的開發(fā)設計。課程設計題目基于矩形物體的旋轉角度測量課程設計思路1.運用極坐標體系求出旋轉角度2.通過中心定位，進行直線擬合，求出旋轉角度4.課程設計步驟與程序在進行第一種思路的時候遇見了極坐標建立的問題，建立出極坐標太困難，進而進行第二種思路。提取圖像，并進行灰度最大化提取圖像，并進行灰度最大化將圖像再二值化，并進行邊緣處理將圖像再二值化，并進行邊緣處理求出矩形物體的四個頂點，找出物體中心。求出矩形物體的四個頂點，找出物體中心。進行邊緣直線的擬合，通過直線斜率算出旋轉角度進行邊緣直線的擬合，通過直線斜率算出旋轉角度.提取圖像，并進行灰度最大化實行程序：f=imread('5.jpg');rr=rgb2gray(f);t=rgb2gray(f);%g=imadjust(g,[0,1],[1,0]);%g=logical(g);%g=bwmorph(g,'thin',Inf);[M,N]=size(t);if(t(1,1)<50)fori=1:Mforj=1:Nif(t(i,j)>=70)t(i,j)=255;elset(i,j)=0;endendEndelsefori=1:Mforj=1:Nif(t(i,j)<=100)t(i,j)=255;elset(i,j)=0;endendendend程序結果：原圖像灰度化后的圖像2.對圖像進行二值化，并進行邊緣處理實行程序：g=im2bw(t);h=bwmorph(g,'erode',1);程序結果：求出物體四個頂點，定位物體中心實行程序：w=g-h;g1=bwmorph(w,'spur',Inf);%imshow(g1);[m,n,num]=find(g1);x1=min(m);x2=max(m);y1=min(n);y2=max(n);fori=1:Nifg1(x1,i)~=0yx1=i;i=N;endendU1=[x1yx1];%μúò???μ?×?±êforj=N:-1:1ifg1(x2,j)~=0yx2=j;j=1;endendU2=[x2yx2];fori=1:Mifg1(i,y1)~=0xy1=i;i=M;endendU3=[xy1y1];forj=M:-1:1ifg1(j,y2)~=0xy2=j;j=1;endendU4=[xy2y2];A1=[x1x2];B1=[yx1yx2];f1=polyfit(A1,B1,1);A2=[xy1xy2];B2=[y1y2];f2=polyfit(A2,B2,1);%solve(f1,f2);[xy]=solve('f1(1)*x+f1(2)-y','f2(1)*x+f2(2)-y');x=-(f1(2)-f2(2))/(f1(1)-f2(1));y=(-f2(1)*f1(2)+f2(2)*f1(1))/(f1(1)-f2(1));x=fix(x)y=fix(y)rr(x,y)=255;t(x,y)=0;g1(x,y)=1;%figure,imshow(g1);figure,imshow(t);%figure,imshow(rr);%?-í??Dμ?°×μ?程序結果：定位出了中心點4.將邊緣直線進行擬合，通過斜率求出旋轉角度實行程序：X1=[x1xy1];Y1=[yx1y1];f1=polyfit(X1,Y1,1);X2=[x2xy2];Y2=[yx2y2];f2=polyfit(X2,Y2,1);X3=[x1xy2];Y3=[yx1y2];f3=polyfit(X3,Y3,1);X4=[x2xy1];Y4=[yx2y1];f4=polyfit(X4,Y4,1);if((power((x1-xy1),2)+power((yx1-y1),2))>(power((x1-xy2),2)+power((yx1-y2),2)))if(y1==y2)s=90elses1=atan(f1)*180/pi+90;s2=atan(f2)*180/pi+90;s3=atan(f3)*180/pi;s4=atan(f4)*180/pi;s=(s1+s2+s3+s4)/4endelses1=atan(f1)*180/pi+180;s2=atan(f2)*180/pi+180;s3=atan(f3)*180/pi+90;s4=atan(f4)*180/pi+90;s=(s1+s2+s3+s4)/4end程序結果：求出旋轉角度，完成整個程序。課程設計整個程序：f=imread('5.jpg');rr=rgb2gray(f);t=rgb2gray(f);%g=imadjust(g,[0,1],[1,0]);%g=logical(g);%g=bwmorph(g,'thin',Inf);[M,N]=size(t);if(t(1,1)<50)fori=1:Mforj=1:Nif(t(i,j)>=70)t(i,j)=255;elset(i,j)=0;endendendelsefori=1:Mforj=1:Nif(t(i,j)<=100)t(i,j)=255;elset(i,j)=0;endendendendg=im2bw(t);h=bwmorph(g,'erode',1);%ìáè?í?????àaw=g-h;g1=bwmorph(w,'spur',Inf);%imshow(g1);[m,n,num]=find(g1);x1=min(m);x2=max(m);y1=min(n);y2=max(n);%?óè??àó|μ?μ?×?±ê?????￥μ?fori=1:Nifg1(x1,i)~=0yx1=i;i=N;endendU1=[x1yx1];%μúò???μ?×?±êforj=N:-1:1ifg1(x2,j)~=0yx2=j;j=1;endendU2=[x2yx2];fori=1:Mifg1(i,y1)~=0xy1=i;i=M;endendU3=[xy1y1];forj=M:-1:1ifg1(j,y2)~=0xy2=j;j=1;endendU4=[xy2y2];A1=[x1x2];B1=[yx1yx2];f1=polyfit(A1,B1,1);A2=[xy1xy2];B2=[y1y2];f2=polyfit(A2,B2,1);%solve(f1,f2);[xy]=solve('f1(1)*x+f1(2)-y','f2(1)*x+f2(2)-y');x=-(f1(2)-f2(2))/(f1(1)-f2(1));y=(-f2(1)*f1(2)+f2(2)*f1(1))/(f1(1)-f2(1));x=fix(x)y=fix(y)rr(x,y)=255;t(x,y)=0;g1(x,y)=1;%figure,imshow(g1);figure,imshow(t);%figure,imshow(rr);%?-í??Dμ?°×μ?X1=[x1xy1];Y1=[yx1y1];f1=polyfit(X1,Y1,1);X2=[x2xy2];Y2=[yx2y2];f2=polyfit(X2,Y2,1);X3=[x1xy2];Y3=[yx1y2];f3=polyfit(X3,Y3,1);X4=[x2xy1];Y4=[yx2y1];f4=polyfit(X4,Y4,1);if((power((x1-xy1),2)+power((yx1-y1),2))>(power((x1-xy2),2)+power((yx1-y2),2)))if(y1==y2)s=90elses1=atan(f1)*180/pi+90;s2=atan(f2)*180/pi+90;s3=atan(f3)*180/pi;s4=atan(f4)*180/pi;s=(s1+s2+s3+s4)/4endelses1=atan(f1)*180/pi+180;s2=atan(f2)*180/pi+180;s3=atan(f3)*180/pi+90;s4=atan(f4)*180/pi+90;s=(s1+s2+s3+s4)/4end5.課程設計分析與結論此次程序主要運用到了灰度化，二值化和邊緣處理技術，在求得物體頂點坐標時，有一定的誤差，故而在后面定位中心時也有一些誤差，導致求得的旋轉角度與實際角度會有一些差異，但是由于物體是矩形物體，誤差會比較的小，可以忽略。總的來說，此次試驗還是比較成功