基于动态系统计算的数字图像处理——自动机若干问题研究

摘要

数字图像本质是2-D矩阵，其处理方法是进行各种图像变换。从这种角度来说，图像可以认为是一个动态离散系统，因此动态系统理论在图像处理问题中有着广泛应用。 本文的研究对象是黑白二值的文档图像。研究内容是将动态系统的自动机理论与图形链编码理论相结合，构建了基于图像边界链码的自动机，实现了若干图像算法，并解决了二值图像处理中的一些实际问题。作为自动机的应用，本文还研究了交通问题中的自动机模型。最后本文编制了基于图像和文字信息分离的表格文字填写识别软件。 本文的研究成果如下： 1．将自动机理论与图像处理中的链编码理论相结合，创建了基于八方向Freeman链码的边界自动机，定义了状态映射关系，研究了边界自动机在二值图像中的实现算法。 2．将图形学中的栅栏算法移植到基于Freeman链码的边界自动机中，提出了一种新的基于链码的自动机区域填充算法。利用自动机运行得到的边界链码，通过对边界上的左右端点到栅栏问的像素取补来填充区域。算法能填充任意复杂图像区域，不需要辅助内存空间和标记边界色。 3．在研究二值图像边界的单向标记和双向标记算法基础上提出了完整的边界标记规则。该规则不仅考虑图像区域的左右边界，还考虑了上下边界因素，足一种更加完善的边界点标记分类方法。基于本文边界标记规则提出了一种快速求取图像行长度的算法。根据自动机进行图像边界标记时的跟踪方向，确定图像区域的左右边界，快速求得封闭区域每一行的长度。本文还应用图像行长度算法进行了图像面积和图像矩的快速计算。 4．在对现有表格软件分析的基础上，提出了一种新的表格填写识别软件的设计方案。设计思想是将原始表格通过扫描仪输入成为数宁图像，把所填内容以图像处理中的文字添加方式填入到图像中。本软件可以很好地解决将填写信息打印在原始表格上的难题。软件定义了一种高效的图像和格式化文字混排的文件格式，保存时将图像和文字信息分离存储。填写类似表格时，只需修改填充文字就可以实现表格数据的更新。 5．应用边界自动机研究了表格图像单元格的识别算法，并进行了二值表格图像倾斜校正算法的设计。本文开发的软件中将两种算法加以了实现，在实际应用中表现良好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1自动机在图像处理中的应用进展

1.2表格软件的现状和研究意义

1.2.1文档图像的识别

1.2.2表格软件开发意义

1.3本文的研究内容

第2章数字图像和自动机理论

2.1数字图像理论综述

2.2线性系统理论在图像处理中的应用

2.3自动机理论概述

2.3.1自动机定义

2.3.2元胞自动机

2.4小结

第3章自动机在交通模型中的应用

3.1BML模型定义

3.2模型提出

3.3模型模拟及结果分析

3.4小结

第4章基于Freeman链码自动机的区域填充算法研究

4.1图像的Freeman链编码

4.2 Freeman边界自动机生成

4.2.1边界自动机设计思想

4.2.2矩形区域的Freeman边界自动机

4.2.3不规则形状的Freeman边界自动机

4.2.4基于Freeman链码的自动机实现

4.3基于链码自动机的栅栏填充算法

4.3.1链码填充算法

4.3.2栅栏填充算法

4.3.3边界栅栏填充算法设计

4.3.4算法实现

4.3.5实验结果分析

4.4小结

第5章边界标记算法研究

5.1 Marius填充算法

5.1.1Marius算法

5.1.2算法实现

5.2基于Freeman链码自动机的边界标记算法

5.2.1边界标记算法

5.2.2算法步骤

5.3图像行长度算法设计

5.4图像区域面积计算

5.5图像矩计算与分析

5.6小结

第6章表格识别算法研究

6.1表格的组成

6.2基于顶点链编码的边界自动机

6.2.1顶点链编码标定

6.2.2顶点链码边界标定自动机

6.2.3顶点链码边界标定自动机实现

6.3表格标记识别算法

6.2.1顶点链码自动机单元格标记实现

6.3.2目标单元格识别算法

6.4识别中的难点问题

6.4.1目标单元格的确认

6.4.2单元格内文字和图形的处理

6.4.3倾斜表格的处理

6.4.4表格边线断裂情况的处理

6.5算法实现及分析

6.6小结

第7章表格识别填写软件的开发

7.1软件分析

7.1.1软件的需求分析

7.1.2软件的数据流分析

7.1.3软件的功能分析

7.2软件设计

7.2.1结构化设计

7.2.1扫描设备驱动

7.3表格倾斜校正算法及实现

7.3.1表格倾斜校正算法

7.3.2基于投影的倾斜校正算法设计

7.3.3算法步骤与实现

7.4软件编制及测试

7.4.1软件编制

7.4.2软件的测试与完善

7.5小结

第8章结论与展望

8.1本文总结

8.2进一步研究的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果