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Simulink 是 MATLAB 最重要的组件之一,它提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境下,无须大量书写程序,只需通过简单、直观的鼠标操作,就可构造出复杂的系统。Simulink 是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。众所周知,在数字图像处理的实现过程中代码量巨大,将基于模型设计引入图像处理领域,可以很大程度地提升其规范性和高效性。计算视觉系统工具箱(Computer Vision System Toolbox)为用户提供了丰富的计算视觉系统 Simulink 模块,用于进行计算机视觉系统方面的建模仿真,并支持代码生成。
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第 24 章 基于 Simulink 进行图像和视频处理
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基于 Simulink 进行图像和视频
处理
24.1 案例背景
Simulink 是 MATLAB 最重要的组件之一,它提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的
集成环境。在该环境下,无须大量书写程序,只需通过简单、直观的鼠标操作,就可构造出复
杂的系统。Simulink 是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。
众所周知,在数字图像处理的实现过程中代码量巨大,将基于模型设计引入图像处理领域,
可以很大程度地提升其规范性和高效性。计算视觉系统工具箱(Computer Vision System Toolbox)
为用户提供了丰富的计算视觉系统 Simulink 模块,用于进行计算机视觉系统方面的建模仿真,
并支持代码生成。
24.2 模块介绍
MATLAB 计算视觉系统工具箱提供了视频和图像处理的各种 Simulink 模块,共计 11 个大
类库,如图 24-1 所示,每个模型库都提供了数种模块。
计算机视觉与深度学习实战——以 MATLAB、Python 为工具
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图 24-1 计算视觉系统工具箱 Simulink 模块库
用户可以通过拖拉、组合和搭建视频和图像处理模型,进行视频和图像的仿真和分析。有
以下三种方式可以打开计算视觉系统工具箱的模块库。
(1)在 Command Window 中输入 visionlib 并回车。
(2)通过 MATLAB 左下角的 Start 菜单,单击 Start→Toolbox→Computer Vision System
Toolbox→Block Library。
(3)先打开 Simulink Library,然后在模块库目录树中找到 Computer Vision System Toolbox
即可。
24.2.1 分析和增强模块库(Analysis 和 Enhancement)
在 Command Window 中输入 visionanalysis 并回车,或者在 Simulink Library→Computer
Vision System Toolbox→Analysis & Enhancement 中打开输入模块库,总共包含 10 个模块,功能
描述如表 24-1 所示。
第 24 章 基于 Simulink 进行图像和视频处理
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表 24-1 分析和增强模块库介绍
模 块
功 能 描 述
Block Matching
基于块匹配进行运动估计。采用 Exhaustive 或 Three-step 搜索块的新位置,可以用于去除视频
帧之间的冗余信息,进行视频压缩
Contrast Adjustment
图像对比度调整。通过线性变换像素值方法,像数值超过上下边界的将被截断
Corner Detection
检测图像中的角点。最小特征值算法精度最高,局部灰度对比算法速度最快,Harris 算法精度
和速度适中
Deinterlacing
采用去隔行法消除运动假象。通过倍线法、线性插值、中值滤波等对输入视频进行去隔行处理
来消除运动模糊。模块支持灰度和彩色图像
Edge Detection
图像边缘检测算子。算法可选择 Sobel、Prewitt、Roberts 和 Canny,模块输出一个二维逻辑数
组,1 表示边缘
Histogram Equalization
直方图均衡化。通过变换图像灰度值来加强对比度
Median Filter
图像中值滤波。可以设置滤波窗大小、输出图像大小及填充像素值
Optical Flow
采用光流场进行运动评估。用于计算目标运动的方向和速度,可以选择 Horn-Schunck 或
Lucas-Kanade 算法
Template Matching
从图像中找出最佳匹配的位置。匹配准则有绝对误差和、平方差和及最大绝对误差
Trace Boundaries
二值图边界跟踪。需要指定最终方向和边界起点,输出一个 M×2 数组对应的边界点
24.2.2 转化模块库(Conversions)
在 Command Window 中输入 visionconversions 并回车,或者在 Simulink Library→Computer
Vision System Toolbox→Conversions 中打开输入模块库,总共包含 7 个模块,功能描述如表 24-2
所示。
表 24-2 转化模块库介绍
模 块
功 能 描 述
Autothreshold
采用自动阈值分割将灰度图转换成二值图。采用 Otsu 算法确定阈值,使直方图中的每个像素
组方差最小
Chroma Resamplint
对 YCbCr 模式信息进行色度重采样,以降低带宽和存储要求。可以指定抗锯齿滤波算法
Color Space Conversion
色彩空间转换。数据支持双精度、单精度浮点数,部分支持 8 位无符号整数
Demosaic
对 Bayer 格式的图像执行去马赛克。采用梯度校正线性插值或双线性插值算法
Gamma Correction
采用 GAMMA 校正提高对比度。检测图像中的深色和浅色部分,并使二者的比例增大
Image Complement
图像求补运算。对于二值图,将 0 换成 1,将 1 换成 0;对于灰度图,用最大值减去当前值
Image Data Type Conversion
图像数据类型转换。将输入的图像信号转换或者按比例缩放成指定类型的数据
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资源评论
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