基于元胞自动机的字符图像平滑

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1、２００９年第３０卷第６期中北大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．６２００９（总第１２８期）﹢﹨﹪﹫﹦﹫﹨﹤﹪﹫﹢（﹢﹢﹤﹫﹦﹤﹦﹦﹥﹫﹫）（ＳｕｍＮｏ．１２８）文章编号：１６７３３１９３（２００９）０６０５６７０３基于元胞自动机的字符图像平滑王鹏，梅银珍（中北大学理学院，山西太原０３００５１）摘要：建立了字符平滑的元胞自动机模型，用于处理字符图像中常见的

2、黑白噪声，通过分析元胞自动机的局部转换函数，编写了相应的演化规则和算法，最后利用ＭＡＴＬＡＢ编程分别对不同的含黑白噪声图像进行了处理，平滑效果良好，并与传统中值滤波方法进行比较，说明将元胞自动机用于字符图像平滑是一种非常有效的方法，同时元胞自动机适合并行计算，该方法也为图像处理的ＶＬＳＩ电路实现提供了一种新的途径．关键词：元胞；元胞自动机；噪声；平滑；滤波中图分类号：ＴＰ３０１文献标识码：Ａ﹤┇┉┇﹫││┄┄┉┃﹣┈┄┃﹤━━┊━┇﹢┊┉┄│┉ＷＡＮＧＰｅｎｇ，ＭＥＩＹｉｎｚｈｅｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｃｉｅｎｃ

3、ｅ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ）﹢┈┉┇┉：Ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｍａｇｅｓｍｏｏｔｈｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｃｅｌｌｕｌａｒａｕｔｏｍａｔａ（ＣＡ）ｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｂｌａｃｋａｎｄｗｈｉｔｅｎｏｉｓｅ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｌｏｃａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｗｅｃｏｍｐｉｌｅｄｅｖｏｌｖｅｍｅｎｔｒｕｌｅａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｍａｇｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｂｌａｃｋａｎｄｗｈｉｔｅｎｏｉｓ

4、ｅｗｅｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｂｙｕｓｉｎｇＭＡＴＬＡＢ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｄｉａｎｓｍｏｏｔｈｉｎｇ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｂｙａｐｐｌｙｉｎｇＣＡｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｍａｇｅｓｍｏｏｔｈｉｎｇ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔｉｓａｎｅｗｗａｙｔｏｄｅｓｉｇｎＶＬＳＩｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．┎┌┄┇┈：ｃｅｌｌ；ｃｅｌｌｕｌａｒａｕｔｏｍａｔａ；ｎｏｉｓｅ；ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ；ｆｉｌｔｅｒ元胞自动机（ＣｅｌｌｕｌａｒＡｕｔｏｍａｔａ，简称ＣＡ，也称

5、为细胞自动机），是定义在一个由具有离散、有限状态的元胞组成的空间上，并按照一定局部规则，在离散的时间维上演化的动力学系统［１］．由于这种简单的系统能够展示出非常复杂的动态行为，因此受到国内外学术界的广泛重视，成为当前科学研究领域，尤其是复杂系统研究的一个热点［２］．由于图像的数据量极其巨大，所以在处理系统中对算法的运算速度有较高的要求．但是现有的一些串行图像处理算法速度缓慢，很难满足实时图像处理的要求，所以寻找并行高效的算法成为目前的研究焦点．元胞自动机模型适合用于并行处理，把它应用到图像处理中具有广阔的前景［３］．１元胞自动机理论元胞自动机是一时空

6、离散的动力学系统，散布在规则网格中的每一元胞取有限的离散状态，按照同样收稿日期：２００９０１１５基金项目：中北大学校基金资助项目作者简介：王鹏（１９７７），男，讲师，硕士．主要从事计算数学研究．５６８中北大学学报（自然科学版）２００９年第６期的局部规则同步变换，所有元胞通过相互作用构成动态系统的演化．与一般的动力学模型不同，元胞自动机没有确定的函数或物理方程，而是由一系列局部规则构成的模型．其特点是时间、空间、状态都离散，每个变量只取有限多个状态，且其状态改变的规则在时空上都是局部的［４７］．元胞自动机由元胞、元胞空间、邻居及规则４部分组成

7、，可以表示为一个四元组爞爛＝（爧牆，爳，爫，牊）．式中：爞爛代表一个元胞自动机系统；爧为一个规则划分的网格空间，每个网格单元代表一个元胞，通常为一维或二维空间，牆表示爧的维数；爳代表元胞的离散状态集；爫表示元胞及邻居，是表示不同元胞状态的一个空间矢量；牊表示元胞自动机的局部转换规则函数．在图像处理中，一般用到的是二维元胞自动机，常见的邻域类型有Ｖｏｎ．Ｎｅｕｍａｎｎ型（４邻域），Ｍｏｏｒｅ型（８邻域）和扩展的Ｍｏｏｒｅ型３种．２字符平滑的元胞自动机模型文字识别是模式识别领域中一个重要的分支，可用于邮件自动分拣、文件检索和语言翻译．其中最主要的用途

8、还是作为计算机的输入设备，自动把文字和其他信息送给计算机．但目前的识别技术还有很多缺陷，特别是在识别率和速度