1、2013 届毕业论文题 目 科技图像矢量化相关问题研究 专业班级 机械设计制造及其自动化 09 级 2 班 学 号 0903010221 学生姓名 指导教师 指导教师职称 副教授 学院名称 机电工程学院 完成日期： 2013 年 05 月 30 日科技图像矢量化相关问题研究Study of vectorization of technology image学生姓名 指导教师 武汉工程大学毕业论文I摘 要本文主要研究的是科技图像的矢量化，矢量化技术在各个领域都有着越来越广泛的应用。随着计算机技术的发展，矢量化研究日益成熟，加上矢量图形自身的优越性，矢量化技术将会快速的发展。本文研究意在使用计算机
2、代替人工查询图线数据。对于一幅含有曲线的图像，先把图像转化成灰度图像，再二值化，得到二值图像。然后设计程序计算出图像与实际数据的比例尺。再删除图像中除了曲线以外的数据，只保留曲线。使用 find 函数找出曲线数据，通过比例尺把数据转换成实际数据，利用多项式拟合，得到拟合公式。使用计算机代替人工查询曲线数据，可以避免由于视线误差、测量误差导致的查询数据不准确，使查询效率和准确度大大提高。关键词：矢量化、MATLAB 图像处理、曲线拟合、图像数据提取武汉工程大学毕业论文II武汉工程大学毕业论文IIIAbstractThis paper studies the science and technol
3、ogy image vectorization, vector technologies have a wide range of applications in various fields. With the development of computer technology, vector research has become more sophisticated .With the superiority of vector graphics, vector technology will be rapid development. This study is intended t
4、o use a computer instead of artificial query graph line data. For the image containing curve , first converting the image into a gray-scale image, and then making it binarized to obtain a binary image. Then designing program to calculate the dimensions of the image with the actual data. Then deletin
5、g the data in the image except the curve, leaving only the curve. Use the find function to find the curve data, and finally make the data converted into the actual data by scale and the use of polynomial fitting, get fitting formula. Using a computer instead of artificial to queries curve data can a
6、void errors due to line of sight because the measurement error will lead to inaccurate data query so the query efficiency and accuracy will be greatly enhanced.Keywords: vector, MATLAB image processing, curve fitting, image data extraction武汉工程大学毕业论文IV目 录摘 要 .IAbstract .II目 录 .III第一章 综述 .11.1 课题研究的背景
7、 .11.2 课题研究的意义 .11.3 国内外研究现状 .21.3.1 图像数据提取 .21.3.2 矢量化技术 .21.4 本文研究的内容 .31.5 可行性分析 .31.5.1 使用 MATLAB 进行图像矢量化的可行性 .31.5.2 使用 MATLAB 进行图像矢量化的精度分析 .41.6 图像处理 .51.6.1 数字图像 .51.6.2 矢量图像 .61.6.3 数据提取与数据拟合 .61.7 技术路线 .7第二章 科技图像矢量化 .82.1 总体方案 .82.2 流程图 .82.3 图像二值化 .92.4 求坐标比例尺 .112.4.1Y 轴方向比例尺 .122.4.2X 轴方
8、向比例尺 .132.5 删除坐标轴及坐标网格 .152.5.1 删除 X 轴网格线 .15武汉工程大学毕业论文V2.5.2 删除 Y 轴网格线 .162.6 提取曲线数据 .172.7 曲线拟合 .20第三章 结论 .243.1 结论 .243.2 展望 .24参考文献 .25致 谢 .26武汉工程大学毕业论文1第一章 综述1.1 课题研究的背景计算机储存图像的形式有两种，一是光栅点阵方式，另一种是矢量形式 1。矢量形式存储图像具有文件体积小，易于修改，放大缩小不会失真等优点。在科技迅速发展的今天，光栅点阵储存图像因其自身的局限性不能满足需要，例如在地图储存中，为了保证图像的清晰，图像文件会很
9、大，这就给储存和传输带来了不便；在工程图纸方面，使用矢量方式存储可缩短输入图纸修改图纸的时间，大大提高效率；把各类表格图线以矢量图形式存储，可省去查表的步骤。另外，由于视线误差、测量误差会导致查询数据不准确，而且，人工查询图表、效率低下。所以，使用计算机代替人工查询是必然趋势。计算机代替人工测量，查询数据的效率和准确程度将会大大提高。人们查询的数据有两种形式，一是直接的数据，查询数据直接对应结果，对于这种数据，可以直接使用多项式拟合可以将其矢量化。另一种是图线形式，原始数据被绘制成曲线图像保存。而这样保存的图像都是数字图像。所以数字图像是图像矢量化的源图像。本文即是研究如何将这类图像矢量化。矢
10、量化需要数据来拟合，所以必须先将数字图像中的有用的数据提取出来。提取数据之后就可将其矢量化。以后查询数据时只需要在计算机中输入查询数值就可以得到查询结果。1.2 课题研究的意义在工程图纸方面，由于 CAD/CAM 技术的普及，制图设计效率大大提升，查询图表也在与时俱进。如果把图数据矢量化，那么今后在查询图表数据方面效率会大为提高。本文是科技图像矢量化相关问题研究，面对一幅曲线图像，本文研究的是如何将曲线的数据提取出来，利用所提取的数据拟合成公式，实现图像的矢量化。目的是省去机械设计流程中查表查图的步骤，提高设计制图的效率。查询曲线数值时，只需要输入图像的 X 坐标值，即可通过计算机计算出对应的
11、 Y 值。使用书本查询曲线时，可能会出现查询错误的现象，查询时由于测量的误差，视线的干扰导致查询所得数值与正确值差距较大，而使用计算机查询可以完全避免这种情况，使所得数据更加精确。武汉工程大学毕业论文2因此，课题研究可使得查询图线效率提高，精确度提高。1.3 国内外研究现状1.3.1 图像数据提取目前，有许多种方法和软件可以把数据从图片中提取出来。储存数据的图像一般为数字图像，数字图像是由一个个的像素组成的，得到曲线所在的像素点位置就可以绘制图像。所以可以使用图片软件读取图像，然后手动操作记录下曲线所在的每个点的位置，这是最简单的方法，也是最费时，最繁琐的方法。而且这样取得的数据没有比例尺，比
12、例尺还需要通过别的方式得到。使用 originlab 公司出品的 origin 软件可以实现提取数据，origin 软件本身本不具备提取数据的功能，开发者为了适应人们的需要开发了相应的插件。使用 getdata 软件也能提取图片中的数据。也有许多软件可以将图片中的文字转换成文本数据，但使用过这种软件都知道，转换后的文字与原文有一定的差距，并不能直接使用，对于转换后的文档，就必须有一个校正的过程。本文所研究的是科技图像的矢量化，提取的是科技图像数据，本文基于 MATLAB 软件，编写程序把需要查询的图像转换成数据，并采用公式的形式储存。从而让计算机代替人工查询图像，简化查询的过程。1.3.2 矢量化技术国内在 90 年代初期开始研究矢量化技术，并且取得了一定的成绩，也有一些机构开发出了矢量化软件。比较著名的有清华大学的 TH-DA 工 MS (ANNO)、华中科技大学的 EDIS 等。但综观这些软件识别后的结果，普遍存在着畸变、误识别严重，以及理解深度不够等情况。国内外现有的矢量化软件的普遍缺点是抗噪声性差、矢量化的精度和速度都不高，识别层次较低，离实用化还有很大的距离。近些年来，矢量化技术依然是国际 CAD 和模式识别领域的研究热点，有许多权威的专业性国际机构定期举办有关文档识别的会议，并不定期地举行矢量化软件的测评比赛。这些都为矢量化技术的研究做出了大量的贡献 2。
