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基于MATLAB图像中的圆形目标识别和标记

news 2025/7/1 15:44:00

一、前言

在数字图像处理中，有些图像类别可以使用圆形度进行区分。圆度有时被称为圆形度，其定义为：圆度 = 4πA / P²，其中A是面积，P是周长。这个公式的来源是，对于圆来说，这个值等于1，因为圆的周长P=2πr，面积A=πr²，代入得4π*(πr²)/(4π²r²)=1。而对于其他形状，这个值小于1，越接近1，说明形状越接近圆。这个可能是一个标准化的圆度指标，称为圆形度或圆度系数。例如，正方形的面积是a²，周长是4a，所以圆度为4πa²/(4a)^2 =4πa²/(16a²)=π/4≈0.7854。所以这个值越接近1，形状越圆，而正方形的圆度是π/4，约0.785。下面示例说明如何使用对彩色图像进行处理，根据对象的圆度对其进行分类。

二、程序代码

%确定图像中的圆形目标( 主要用了圆形度参数进行测量）-该题综合性较强建议同学们进行练习并总结

close all;
clear all;
clc;
I = imread('pillsetc.png'); %读取MATLAB内置图像
figure(1),imshow(I); %显示原始彩色图像

I2 = rgb2gray(I);%彩色图像转灰度图像

bw = imbinarize(I2);%图像二值化

figure(2),imshow(bw)

bw = bwareaopen(bw,30);%数字形态学处理：删除包含少于 30 个像素的所有对象

figure(3),imshow(bw);

se = strel('disk',2); %设置圆盘结构元素

bw = imclose(bw,se);%闭运算（先膨胀后腐蚀）

figure(4),imshow(bw);

bw = imfill(bw,'holes'); %填充孔洞

figure(5),imshow(bw);

%% IV.寻找边界

[B,L] = bwboundaries(bw,'noholes');%边界提取-只关注外边界

figure(6),imshow(label2rgb(L,@jet,[.5 .5 .5]))%标记矩阵L转化为RGB图像

hold on

for k = 1:length(B)

boundary = B{k};

plot(boundary(:,2),boundary(:,1),'w','LineWidth',2);%绘制白色边界线

end

%% V.判断圆形

stats = regionprops(L,'Area','Centroid');%测量图像区域的属性(实际像素数和质心)

threshold = 0.94;%阈值

% 边界循环

for k = 1:length(B)

boundary = B{k};%获取标签“k”对应的（X，Y）边界坐标

%计算物体的近似周长

delta_sq = diff(boundary).^2;

perimeter = sum(sqrt(sum(delta_sq,2)));

area = stats(k).Area;%计算标签‘k’对应的面积

metric = 4*pi*area/perimeter^2;%计算圆度-圆的圆度为1

metric_string = sprintf('%2.2f',metric);%显示结果

%如果圆度大于阈值threshold，则用黑色圆圈表示(代表为圆)

if metric > threshold

centroid = stats(k).Centroid;
% plot(centroid(1),centroid(2),'ko');
% plot(centroid(1),centroid(2),'k+');%在圆心用十字线显示
plot(centroid(1),centroid(2),'w+');%在圆心用白色的十字线显示
end

text(boundary(1,2)-35,boundary(1,1)+13,metric_string,'Color',...
'y', 'FontSize',14,'FontWeight','bold') %在边界左侧显示圆度
end

title('指标越接近1代表越接近圆形');

三、运行结果