數(shù)字圖像處理開題報告范文
篇一：數(shù)字圖像處理開題報告
開題報告
一、研究的目的、意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
通常經(jīng)圖像信息輸入系統(tǒng)獲取的源圖像信息中都含有各種各樣的噪聲與畸變。例如傳感器獲取的遙感圖像含有大量地物特征信息，在圖像上這些地物特征信息以灰度形式表現(xiàn)出來，當?shù)匚锾卣鏖g表現(xiàn)的灰度差很小時，目視判讀就無法認辨，而圖像增強的目的就是（1）采用某種技術(shù)手段，改善圖像的視覺效果、工藝的適應(yīng)性，使圖像更清晰，目標物更突出。（2）將圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合與人或機器進行分析處理的形式。它不是以圖像保真度為原則，而是通過處理設(shè)法有選擇地突出便于人或機器分析某些感興趣的信息，抑制一些無用的信息，以提高圖像的使用價值。因此圖像增強的實質(zhì)是增強感興趣地物和周圍地物圖像間的反差。
現(xiàn)階段國內(nèi)外普遍使用的圖像增強的方法分為光學增強方法和數(shù)字增強方法兩種。光學增強處理采用光學儀器進行。其特點是快速、簡易，操作方法容易掌握，儀器和處理材料費用較低，目前在遙感中廣泛使用。但光學儀器功能比較單一，對各種增強方法的適應(yīng)性比數(shù)字處理設(shè)備差。數(shù)字增強處理是采用數(shù)字圖像計算機系統(tǒng)進行。其特點是快速、功能全，還能應(yīng)用光學方法無法進行的一些算法對圖像增強。其主要增強技術(shù)從增強的作用域出發(fā)包括空間域增強（對圖像像素灰度進行操作，即直接對圖像進行增強處理）和頻率域增強（在圖像的某個變換域內(nèi)，對圖像進行操作，修改變換后的系數(shù)，例如付立葉變換、DCT變換等的系數(shù)，然后再進行反變換得到處理后的圖像，以此達到增強的目的）兩種。
嚴格來講，圖形圖像處理技術(shù)常常是光學技術(shù)和數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，在未來的21世紀可能采用純數(shù)字技術(shù)。
總的說來，21世紀圖形圖像要向高質(zhì)量化方面發(fā)展。高質(zhì)量化內(nèi)容包括6個方面，即高分辨率、高速度、立體化、多媒體化、智能化和標準化。
二、閱讀的文獻資料和本課題的主攻方向
文獻資料：
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11) 鄭莉，董淵。C++語言程序設(shè)計。清華大學出版社，2001。
12) 何斌，馬天予，等。Visual C++數(shù)字圖像處理。人民郵電出版社，2001。
13) 黃維通，姚瑞霞。Visual C++程序設(shè)計教程。機械工業(yè)出版社，2001。
14) 鄭阿奇，丁有和，鄭進。Visual C++實用教程。電子工業(yè)出版社，2001。
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16) 王燕。面向?qū)ο蟮睦碚撆cC++實踐。清華大學出版社，1997。
17) 譚浩強。C程序設(shè)計。清華大學出版社，1991。
主攻方向：
掌握用Visual C++高級語言編程的基本知識，能用該語言實現(xiàn)圖像讀取和顯示影像；掌握圖像增強處理的各種算法及其應(yīng)用；編程實現(xiàn)圖像常用增強算法，分析算法的優(yōu)缺點及應(yīng)用。
三、主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線
在此次畢業(yè)設(shè)計中，我主要研究的是利用Visual C++編程實現(xiàn)讀取、顯示圖像和設(shè)計幾種主要算法以實現(xiàn)圖像的增強。
1、點運算中的直方圖修正
圖像直方圖是圖像處理中一種十分重要的圖像分析工具，它描述了一幅圖像的灰度級內(nèi)容，任何一幅圖像的直方圖都包含了豐富的信息，它主要用在圖像分割，圖像灰度變換等處理過程中。從數(shù)學上來說圖像直方圖是圖像各灰度值統(tǒng)計特性與圖像灰度值的函數(shù)，它統(tǒng)計一幅圖像中各個灰度級出現(xiàn)的次數(shù)或概率；從圖形上來說，它是一個二維圖，橫坐標表示圖像中各個像素點的灰度級，縱坐標為各個灰度級上圖像各個像素點出現(xiàn)的次數(shù)或概率。
直方圖修正可使圖像的灰度間距拉開或使灰度分布均勻，從而增大反差，使圖像細節(jié)清晰，達到增強的目的。它通常有直方圖均衡化（將原圖像的直方圖通過變換函數(shù)修正為均勻的直方圖，然后按均衡直方圖修改原圖像）和直方圖規(guī)定化（使原圖像灰度直方圖變成規(guī)定形狀的直方圖 而對圖像做修正的增強方法）兩類。
在實際操作中，先利用VC++編程在一個對話框中顯示一個圖像的直方圖，再編程實現(xiàn)直方圖均衡化的修正方法，將原圖像變換為直方圖均衡的圖像。最后比較均衡前后的圖像和直方圖。
2、實現(xiàn)空間域中的模板操作
假設(shè)圖像是由許多灰度恒定的小塊組成，相鄰像素間或?qū)儆谕患象w的像素間存在很高的空間相關(guān)性，而噪聲則是統(tǒng)計獨立的。這樣就可以在空間域中利用模板對圖像進行處理。這種增強處理的方法就是在被處理像元周圍的像元參與下進行運算處理，使輸出圖像上每個像素的灰度值是由輸入圖像中以對應(yīng)像素為中心的鄰域中多個像素的灰度值計算出來的，它主要用于圖像平滑和銳化。
任何一幅原始圖像，在獲取和傳輸?shù)冗^程中，會受到各種噪聲的干擾，使圖像退化，質(zhì)量下降，圖像模糊，特征淹沒，對圖像分析不利。為了抑制噪聲改善圖像質(zhì)量所進行的處理稱圖像平滑或去噪。而一般來說，圖像的能量主要集中在其低頻部分，噪聲所在的頻段主要在高頻段，因此，圖像的平滑是使圖像中高頻成分消退，即平滑圖像的細節(jié)，使其反差降低，保存低頻成分。但由于系統(tǒng)中所要提取的邊緣信息也主要集中在其高頻部分，圖像平滑往往使圖像中的邊界、輪廓變的模糊，為了減少這類不利效果的影響，這就需要利用圖像銳化技術(shù)。圖像銳化處理的目的是為了使圖像的邊緣、輪廓線以及圖像的'細節(jié)變的清晰，也就是使圖像細節(jié)的反差提高。
在實際操作中，采用模板的方法編程定義一個5*5加權(quán)模板，實現(xiàn)圖像平滑和銳化，分析結(jié)果。
3、實現(xiàn)頻率域中的圖像增強
通過傅立葉變換可以將空間域圖像變換成頻率域圖像。在經(jīng)過一次傅立葉逆變換，又能將頻率域圖像變成空間域圖像。依據(jù)這樣的關(guān)系，我們可以通過修改頻譜的方法來增強圖像中某些信息或壓抑另一些信息。最常用的方法是濾波。所謂濾波是讓圖像頻譜中某些頻率成分通過，阻止另一些頻率成分通過。
從頻率域來考慮，由于噪聲主要集中在高頻部分，為去除噪聲改善圖像質(zhì)量，就可以采用低通濾波器來抑制高頻部分，然后再進行逆傅立葉變換獲得濾波圖像，就可以達到平滑圖像的目的。圖像模糊的實質(zhì)是因為其高頻分量被衰減，因此要消除模糊，突出邊緣，則采用高通濾波器讓高頻部分通過，使低頻成分削弱，再經(jīng)逆傅立葉變換得到邊緣銳化的圖像。
在實際操作中，是通過編程分別實現(xiàn)理想低通濾波器和指數(shù)高通濾波器，達到圖像增強的目的，并分析結(jié)果。
技術(shù)路線：
查閱整理有關(guān)遙感影像增強的技術(shù)資料，掌握遙感影像處理的各種增強算
法及應(yīng)用
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學習用Visual C++編程的基本知識
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編程實現(xiàn)遙感影像的讀取和顯示
↓
以在空間域?qū)崿F(xiàn)遙感影像增強為主進行算法設(shè)計和程序編制
↓
通過程序調(diào)試和試驗，用不同方法對所給影像進行增強，并比較結(jié)果
篇二：基于圖像處理的論文開題
1選題的背景及研究意義
1.1 選題背景
煤倉是煤礦生產(chǎn)運輸系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。無論是井下生產(chǎn)系統(tǒng)還是地面生產(chǎn)系統(tǒng)，煤炭的裝卸和儲存一般都是通過煤倉來實現(xiàn)的。在實際生產(chǎn)中，因未能對煤倉煤位進行有效的檢測，導致經(jīng)常出現(xiàn)空倉滿倉等不良工況，引起通風短路、炭塊自由下落破碎、空倉裝料損壞倉壁、滿倉后堵死放煤口等嚴重問題的發(fā)生，嚴重制約煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行。
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對煤倉料位的檢測越來越向智能化發(fā)展，也越來越需要對其進行精準的檢測，以提高工作效率。為了適應(yīng)這種需要，越來越多的檢測方法應(yīng)運而生，但對于不同的環(huán)境，要求的條件也不一樣，對于煤倉來說，因為其環(huán)境相對來說比較惡劣一點，這就對煤倉煤位檢測方法的適應(yīng)能力以及可靠性提出更高的要求。
對于煤礦井下的煤倉因空間所限，其直徑一般在5m以下，深度在30m左右，深的也有達50m的，而且壁面很粗糙，由于灰塵需要煤的溫度相當大，使壁面突出的部位粘上煤粉，時間一長更為突出，而且滅塵噴使環(huán)境濕度很大，在這樣的環(huán)境中許多檢測裝置均無法正常工作[1]。煤礦生產(chǎn)的現(xiàn)代化發(fā)展需要對煤倉的料位進行不間斷的檢測，以確保各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全高效運轉(zhuǎn)，故迫切需要一種簡單易行、工作可靠的適用于井下煤倉的煤位檢測裝置。本文選用基于ARM圖像處理的煤倉煤位檢測系統(tǒng)，對煤倉煤位進行實時監(jiān)控，已達到理想的效果。
1.2研究意義
目前國內(nèi)大部分煤礦以及冶金企業(yè)中檢測粉塵類料倉的料位采用較多的是超聲波法、電容法和重錘探測法。超聲波式料位測量裝置精度高但價格昂貴，另據(jù)使用現(xiàn)場反饋信息，測量過程中，粉塵堵塞傳感頭的現(xiàn)象也時有發(fā)生，造成工作不可靠并帶來一定的事故隱患；電容式料位測量的精度受環(huán)境影響很大，且轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜；重錘式料位探測雖然具有工作可靠、成本低、抗干擾能力強等優(yōu)點，但也存在著電機控制過程復(fù)雜，制動不及時導致定位不準甚至重錘沖入料層的缺憾。
本文討論的基于ARM的圖像處理系統(tǒng)及其實時傳輸控制，較好地解決了上述問題。
2 國內(nèi)外研究狀況
2.1 國內(nèi)研究狀況
固體料位測量一直是個難題，很難有一個準確可靠的最佳測量方式。近年來，射頻導納、超聲波、雷達、激光式物位計在測量固體物料上顯示出各自特點，使固體物料料位的測量水平顯著提高。但超聲波式料位測量裝置雖然精度高但價格昂貴，另據(jù)使用現(xiàn)場反饋信息，測量過程中，粉塵堵塞傳感頭的現(xiàn)象也時有發(fā)生，造成工作不可靠并帶來一定的事故隱患；電容式料位測量的精度受環(huán)境影響很大，且轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜。
我國料位檢測儀表起步較晚，主要原因是以前長期借助簡單工具(如竹竿) 測量或者直接用人眼估測。因此，自動化水平較低。現(xiàn)在隨著經(jīng)濟發(fā)展，自動化水平提高，對料位測量儀表的研制有所重視，國內(nèi)生產(chǎn)料位計的廠家也越
來越多，生產(chǎn)出的料位計性能各異，也存在著一些未解決難題。
我國到上個世紀60年代才有專業(yè)的物位儀表廠，當時由于國內(nèi)需求不旺，因此企業(yè)規(guī)模都比較小，以生產(chǎn)機械型產(chǎn)品為主。隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)自動化程度不斷提高，自上個世紀80年代我國對物位儀表的需求猛增，據(jù)業(yè)內(nèi)專家測算，2005年我國物位儀表總銷售額約20億元，今年仍將保持兩位數(shù)增長。
但基于我國物位儀表工業(yè)基礎(chǔ)薄弱的現(xiàn)狀，國內(nèi)過程自動化中所需的物位儀表有相當部分還依賴進口，特別是微波、超聲、磁致伸縮等高端產(chǎn)品，以及機械型產(chǎn)品中的高壓、高溫及特殊材質(zhì)的產(chǎn)品。其中電子型產(chǎn)品大部分是原裝進口，一小部分則是進口關(guān)鍵件，由國內(nèi)組裝；機械產(chǎn)品則國內(nèi)加工部分較多。
2.2國外發(fā)展狀況
國外料位儀表早期大多采用機械原理，但近年來隨著電子技術(shù)的應(yīng)用，逐步向機電一體化發(fā)展，并且開發(fā)了許多新的檢測原理，主要有有超生波式，雷達式，電容式，核輻射式，阻旋式，沖擊振動式，重錘式等料位計。
(1)超聲波式料位計[2]；超聲波式料位計是利用聲納原理來測量料位的。超聲波式和核輻射式料位傳感器多為國外引進產(chǎn)品，如美國凱瑞公司和馬格尼特公司的超聲波式料位計，精度可達0．25級，德國E+H公司的DU212和DU21 3，最小盲區(qū)是0．7m，此范圍以內(nèi)不能使用，最遠距離受聲功率限制，只能測40m內(nèi)的料位，具體做法是在貯倉頂部對著料面裝有超聲波發(fā)生器和接收器。發(fā)生器發(fā)出的超聲波經(jīng)空氣層射至料面后就被反射，一部分反射被接收器所接收，由超聲波發(fā)射至接收所經(jīng)歷的時間乘以聲速就可計算出料位高度。由于空氣溫
度的高低會影響聲波的傳播速度，所以還需測量空氣溫度以修正聲速。超聲波式料位傳感器適合于測量粒度較大的塊料料位。測量精度高，但必須借助于媒介傳播。
(2)電容式料位計[2]；電容式料位傳感器是采用測量容器的探頭與容器內(nèi)壁
之間、兩探頭之間或探頭與同心測量管之間的電容，利用物料介電常數(shù)恒定時極間電容正比于料位的原理進行工作的。電容式料位傳感器的特點是無可動部件，與物料密度無關(guān)，但要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大，變化的介電常數(shù)在進行連續(xù)測量時要加以補償，且需用高頻電路。
(3)r射線料位計[2]；r射線料位計是利用同位素源向探測器定向發(fā)射r射線，
若料位低于同位素原，則探測器得到信號，表示料空，相反，若庫內(nèi)料面高于同位素源，探測器就得不Nr射線的信號，表示料滿的原理。所以r射線料位計常用作料位開關(guān)，不用于連續(xù)監(jiān)測，且存在下射線放射源污染環(huán)境，放射源的衰減使料位控制不可靠等不足。
(4)阻旋式料位計[2]；這種料位計的工作原理是控制器中裝有一臺微電機， 通過齒輪減速后，使主軸上的葉片轉(zhuǎn)動，當被測物料料面上升碰到葉片時，葉片旋轉(zhuǎn)受阻，停止轉(zhuǎn)動，于是過載檢測機構(gòu)便圍繞主軸作微量轉(zhuǎn)動，使斜板推動微動開關(guān)動作，其中一個微動開關(guān)切斷電機電源，使電機停轉(zhuǎn)，并保持此狀態(tài)：另一微動開關(guān)發(fā)出料位信號，使供料作業(yè)停止或報警。當料面下降后，葉片失去阻擋，過負載檢測機構(gòu)依靠彈簧作用返回原來位置，其中一個微動開關(guān)恢復(fù)原來狀態(tài)，使電機供電回路接通，葉片又開始轉(zhuǎn)動：另一微動開關(guān)也恢
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