数字图像处理开题报告

时间:2020-10-27 14:00:18 开题报告 我要投稿

数字图像处理开题报告范文

  篇一:数字图像处理开题报告

数字图像处理开题报告范文

  开题报告

  一、研究的目的、意义及国内外现状和发展趋势

  通常经图像信息输入系统获取的源图像信息中都含有各种各样的噪声与畸变。例如传感器获取的遥感图像含有大量地物特征信息,在图像上这些地物特征信息以灰度形式表现出来,当地物特征间表现的灰度差很小时,目视判读就无法认辨,而图像增强的目的就是(1)采用某种技术手段,改善图像的视觉效果、工艺的适应性,使图像更清晰,目标物更突出。(2)将图像转换成一种更适合与人或机器进行分析处理的形式。它不是以图像保真度为原则,而是通过处理设法有选择地突出便于人或机器分析某些感兴趣的信息,抑制一些无用的信息,以提高图像的使用价值。因此图像增强的实质是增强感兴趣地物和周围地物图像间的反差。

  现阶段国内外普遍使用的图像增强的方法分为光学增强方法和数字增强方法两种。光学增强处理采用光学仪器进行。其特点是快速、简易,操作方法容易掌握,仪器和处理材料费用较低,目前在遥感中广泛使用。但光学仪器功能比较单一,对各种增强方法的适应性比数字处理设备差。数字增强处理是采用数字图像计算机系统进行。其特点是快速、功能全,还能应用光学方法无法进行的一些算法对图像增强。其主要增强技术从增强的作用域出发包括空间域增强(对图像像素灰度进行操作,即直接对图像进行增强处理)和频率域增强(在图像的某个变换域内,对图像进行操作,修改变换后的系数,例如付立叶变换、DCT变换等的系数,然后再进行反变换得到处理后的图像,以此达到增强的目的)两种。

  严格来讲,图形图像处理技术常常是光学技术和数字技术相结合,在未来的21世纪可能采用纯数字技术。

  总的说来,21世纪图形图像要向高质量化方面发展。高质量化内容包括6个方面,即高分辨率、高速度、立体化、多媒体化、智能化和标准化。

  二、阅读的文献资料和本课题的主攻方向

  文献资料:

  1) 孙家柄,舒宁,关泽群。遥感原理、方法和应用。北京:测绘出版社,1997。

  2) 贾永红。计算机图像处理和分析。武汉大学出版社,2001。

  3) 张宇,王希勤,彭应宁。一种用于夜间图像增强的算法。清华大学学报自然科学版,1999年,39卷,第9期。

  4) 李叔梁。话说图像处理。北京师范大学现代教育技术研究所,1999。

  5) 徐建华。图像处理与分析。科学出版社,1992。

  6) 容观傲。计算机图像处理。清华大学出版社,2000。

  7) 万发观,柳健,等。遥感图像数字处理。华中理工大学出版社,1991。

  8) 荆仁杰,等。计算机图像处理。浙江大学出版社,1990。

  9) 张远鹏,董海,周文灵。计算机图像处理技术基础。北京大学出版社,1996。

  10) 博彦科技。编程高手Visual C++。北京大学出版社,2001。

  11) 郑莉,董渊。C++语言程序设计。清华大学出版社,2001。

  12) 何斌,马天予,等。Visual C++数字图像处理。人民邮电出版社,2001。

  13) 黄维通,姚瑞霞。Visual C++程序设计教程。机械工业出版社,2001。

  14) 郑阿奇,丁有和,郑进。Visual C++实用教程。电子工业出版社,2001。

  15) 刘涛。Visual C++实现数字图像增强处理。天极网,2002。

  16) 王燕。面向对象的理论与C++实践。清华大学出版社,1997。

  17) 谭浩强。C程序设计。清华大学出版社,1991。

  主攻方向:

  掌握用Visual C++高级语言编程的基本知识,能用该语言实现图像读取和显示影像;掌握图像增强处理的各种算法及其应用;编程实现图像常用增强算法,分析算法的优缺点及应用。

  三、主要研究内容及技术路线

  在此次毕业设计中,我主要研究的是利用Visual C++编程实现读取、显示图像和设计几种主要算法以实现图像的增强。

  1、点运算中的直方图修正

  图像直方图是图像处理中一种十分重要的图像分析工具,它描述了一幅图像的灰度级内容,任何一幅图像的直方图都包含了丰富的信息,它主要用在图像分割,图像灰度变换等处理过程中。从数学上来说图像直方图是图像各灰度值统计特性与图像灰度值的函数,它统计一幅图像中各个灰度级出现的次数或概率;从图形上来说,它是一个二维图,横坐标表示图像中各个像素点的灰度级,纵坐标为各个灰度级上图像各个像素点出现的次数或概率。

  直方图修正可使图像的灰度间距拉开或使灰度分布均匀,从而增大反差,使图像细节清晰,达到增强的目的。它通常有直方图均衡化(将原图像的直方图通过变换函数修正为均匀的直方图,然后按均衡直方图修改原图像)和直方图规定化(使原图像灰度直方图变成规定形状的直方图 而对图像做修正的增强方法)两类。

  在实际操作中,先利用VC++编程在一个对话框中显示一个图像的直方图,再编程实现直方图均衡化的修正方法,将原图像变换为直方图均衡的图像。最后比较均衡前后的图像和直方图。

  2、实现空间域中的模板操作

  假设图像是由许多灰度恒定的小块组成,相邻像素间或属于同一集合体的像素间存在很高的空间相关性,而噪声则是统计独立的。这样就可以在空间域中利用模板对图像进行处理。这种增强处理的方法就是在被处理像元周围的像元参与下进行运算处理,使输出图像上每个像素的灰度值是由输入图像中以对应像素为中心的邻域中多个像素的灰度值计算出来的,它主要用于图像平滑和锐化。

  任何一幅原始图像,在获取和传输等过程中,会受到各种噪声的干扰,使图像退化,质量下降,图像模糊,特征淹没,对图像分析不利。为了抑制噪声改善图像质量所进行的处理称图像平滑或去噪。而一般来说,图像的能量主要集中在其低频部分,噪声所在的频段主要在高频段,因此,图像的平滑是使图像中高频成分消退,即平滑图像的细节,使其反差降低,保存低频成分。但由于系统中所要提取的边缘信息也主要集中在其高频部分,图像平滑往往使图像中的边界、轮廓变的模糊,为了减少这类不利效果的影响,这就需要利用图像锐化技术。图像锐化处理的目的是为了使图像的边缘、轮廓线以及图像的'细节变的清晰,也就是使图像细节的反差提高。

  在实际操作中,采用模板的方法编程定义一个5*5加权模板,实现图像平滑和锐化,分析结果。

  3、实现频率域中的图像增强

  通过傅立叶变换可以将空间域图像变换成频率域图像。在经过一次傅立叶逆变换,又能将频率域图像变成空间域图像。依据这样的关系,我们可以通过修改频谱的方法来增强图像中某些信息或压抑另一些信息。最常用的方法是滤波。所谓滤波是让图像频谱中某些频率成分通过,阻止另一些频率成分通过。

  从频率域来考虑,由于噪声主要集中在高频部分,为去除噪声改善图像质量,就可以采用低通滤波器来抑制高频部分,然后再进行逆傅立叶变换获得滤波图像,就可以达到平滑图像的目的。图像模糊的实质是因为其高频分量被衰减,因此要消除模糊,突出边缘,则采用高通滤波器让高频部分通过,使低频成分削弱,再经逆傅立叶变换得到边缘锐化的图像。

  在实际操作中,是通过编程分别实现理想低通滤波器和指数高通滤波器,达到图像增强的目的,并分析结果。

  技术路线:

  查阅整理有关遥感影像增强的技术资料,掌握遥感影像处理的各种增强算

  法及应用

  ↓

  学习用Visual C++编程的基本知识

  ↓

  编程实现遥感影像的读取和显示

  ↓

  以在空间域实现遥感影像增强为主进行算法设计和程序编制

  ↓

  通过程序调试和试验,用不同方法对所给影像进行增强,并比较结果

  篇二:基于图像处理的论文开题

  1选题的背景及研究意义

  1.1 选题背景

  煤仓是煤矿生产运输系统中的一个重要环节。无论是井下生产系统还是地面生产系统,煤炭的装卸和储存一般都是通过煤仓来实现的。在实际生产中,因未能对煤仓煤位进行有效的检测,导致经常出现空仓满仓等不良工况,引起通风短路、炭块自由下落破碎、空仓装料损坏仓壁、满仓后堵死放煤口等严重问题的发生,严重制约煤矿生产系统的正常运行。

  随着科学技术的发展,对煤仓料位的检测越来越向智能化发展,也越来越需要对其进行精准的检测,以提高工作效率。为了适应这种需要,越来越多的检测方法应运而生,但对于不同的环境,要求的条件也不一样,对于煤仓来说,因为其环境相对来说比较恶劣一点,这就对煤仓煤位检测方法的适应能力以及可靠性提出更高的要求。

  对于煤矿井下的煤仓因空间所限,其直径一般在5m以下,深度在30m左右,深的也有达50m的,而且壁面很粗糙,由于灰尘需要煤的温度相当大,使壁面突出的部位粘上煤粉,时间一长更为突出,而且灭尘喷使环境湿度很大,在这样的环境中许多检测装置均无法正常工作[1]。煤矿生产的现代化发展需要对煤仓的料位进行不间断的检测,以确保各个生产环节安全高效运转,故迫切需要一种简单易行、工作可靠的适用于井下煤仓的煤位检测装置。本文选用基于ARM图像处理的煤仓煤位检测系统,对煤仓煤位进行实时监控,已达到理想的效果。

  1.2研究意义

  目前国内大部分煤矿以及冶金企业中检测粉尘类料仓的料位采用较多的是超声波法、电容法和重锤探测法。超声波式料位测量装置精度高但价格昂贵,另据使用现场反馈信息,测量过程中,粉尘堵塞传感头的现象也时有发生,造成工作不可靠并带来一定的事故隐患;电容式料位测量的精度受环境影响很大,且转换电路复杂;重锤式料位探测虽然具有工作可靠、成本低、抗干扰能力强等优点,但也存在着电机控制过程复杂,制动不及时导致定位不准甚至重锤冲入料层的缺憾。

  本文讨论的基于ARM的图像处理系统及其实时传输控制,较好地解决了上述问题。

  2 国内外研究状况

  2.1 国内研究状况

  固体料位测量一直是个难题,很难有一个准确可靠的最佳测量方式。近年来,射频导纳、超声波、雷达、激光式物位计在测量固体物料上显示出各自特点,使固体物料料位的测量水平显著提高。但超声波式料位测量装置虽然精度高但价格昂贵,另据使用现场反馈信息,测量过程中,粉尘堵塞传感头的现象也时有发生,造成工作不可靠并带来一定的事故隐患;电容式料位测量的精度受环境影响很大,且转换电路复杂。

  我国料位检测仪表起步较晚,主要原因是以前长期借助简单工具(如竹竿) 测量或者直接用人眼估测。因此,自动化水平较低。现在随着经济发展,自动化水平提高,对料位测量仪表的研制有所重视,国内生产料位计的厂家也越

  来越多,生产出的料位计性能各异,也存在着一些未解决难题。

  我国到上个世纪60年代才有专业的物位仪表厂,当时由于国内需求不旺,因此企业规模都比较小,以生产机械型产品为主。随着国家经济的发展,工业自动化程度不断提高,自上个世纪80年代我国对物位仪表的需求猛增,据业内专家测算,2005年我国物位仪表总销售额约20亿元,今年仍将保持两位数增长。

  但基于我国物位仪表工业基础薄弱的现状,国内过程自动化中所需的物位仪表有相当部分还依赖进口,特别是微波、超声、磁致伸缩等高端产品,以及机械型产品中的高压、高温及特殊材质的产品。其中电子型产品大部分是原装进口,一小部分则是进口关键件,由国内组装;机械产品则国内加工部分较多。

  2.2国外发展状况

  国外料位仪表早期大多采用机械原理,但近年来随着电子技术的应用,逐步向机电一体化发展,并且开发了许多新的检测原理,主要有有超生波式,雷达式,电容式,核辐射式,阻旋式,冲击振动式,重锤式等料位计。

  (1)超声波式料位计[2];超声波式料位计是利用声纳原理来测量料位的。超声波式和核辐射式料位传感器多为国外引进产品,如美国凯瑞公司和马格尼特公司的超声波式料位计,精度可达0.25级,德国E+H公司的DU212和DU21 3,最小盲区是0.7m,此范围以内不能使用,最远距离受声功率限制,只能测40m内的料位,具体做法是在贮仓顶部对着料面装有超声波发生器和接收器。发生器发出的超声波经空气层射至料面后就被反射,一部分反射被接收器所接收,由超声波发射至接收所经历的时间乘以声速就可计算出料位高度。由于空气温

  度的高低会影响声波的传播速度,所以还需测量空气温度以修正声速。超声波式料位传感器适合于测量粒度较大的块料料位。测量精度高,但必须借助于媒介传播。

  (2)电容式料位计[2];电容式料位传感器是采用测量容器的探头与容器内壁

  之间、两探头之间或探头与同心测量管之间的电容,利用物料介电常数恒定时极间电容正比于料位的原理进行工作的。电容式料位传感器的特点是无可动部件,与物料密度无关,但要求物料的介电常数与空气介电常数差别大,变化的介电常数在进行连续测量时要加以补偿,且需用高频电路。

  (3)r射线料位计[2];r射线料位计是利用同位素源向探测器定向发射r射线,

  若料位低于同位素原,则探测器得到信号,表示料空,相反,若库内料面高于同位素源,探测器就得不Nr射线的信号,表示料满的原理。所以r射线料位计常用作料位开关,不用于连续监测,且存在下射线放射源污染环境,放射源的衰减使料位控制不可靠等不足。

  (4)阻旋式料位计[2];这种料位计的工作原理是控制器中装有一台微电机, 通过齿轮减速后,使主轴上的叶片转动,当被测物料料面上升碰到叶片时,叶片旋转受阻,停止转动,于是过载检测机构便围绕主轴作微量转动,使斜板推动微动开关动作,其中一个微动开关切断电机电源,使电机停转,并保持此状态:另一微动开关发出料位信号,使供料作业停止或报警。当料面下降后,叶片失去阻挡,过负载检测机构依靠弹簧作用返回原来位置,其中一个微动开关恢复原来状态,使电机供电回路接通,叶片又开始转动:另一微动开关也恢

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