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matlab图像处理开题报告


本科毕业设计(论文)开题报告

题 目

基于 matlab 图像处理

学 院 名 称 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号

指 导 教 师

填表时间:二〇一四年三月二十五日

设计(论文) 题目 设计(论文) 类型(划“√” )
工程设计

基于 matlab 图像处理
应用研究 开发研究 基础研究 √ 其它

一、 本课题的研究目的和意义
随着时代的进步,各个领域对图像处理的研究逐渐深入,有待于解决的问题 也越来越多,故对图像处理得需求也进一步增加。图像处理已经逐渐成为一门比 较成熟的学科,其中数字图像处理在整个图像处理领域中占有重要的地位。图像 处理涉及很多数学公式, 目前以数学为工具讲解图像处理的专著也有很多, Matlab 主要就是通过程序实现图像处理, 而且 Matlab 不像其他语言实现图像程序设计比 较繁琐,它却相对比较简单易懂,很好实现。从本质上说,图像就是函数、矩阵 或程序设计中的数组。 而 Matlab 具有强大而方便的数组操作功能,同时又提供了 丰富的图像处理函数。 获取图像其更重要的目的是将图像信息进行处理,在大量复杂的图像中找出 我们所需要的信息,进而进行处理修改。因此图像信息处理在某种意义上讲,比 获得图像更为重要,尤其是在当今科学技术迅速发展的时代,对图像信息处理提 出了更高的要求,以便更加快速、准确,可靠地获得有用信息。 MATLAB 软件自从 20 世纪 80 年代中期推出以来,不断发展与完善,现已成 为国际公认的、最优秀的科学计算与数学应用软件之一,是近几年来在国内外广 泛流行的一种可视化科学计算软件.它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形 显示于一体,构成了一个方便的、界面友好的用户环境,而且还具有可扩展性特 征。由于图像处理技术涉及面广、实用性强,内容如此之多,对于初学者来说过 于抽象,在短时间内学习掌握图像处理知识具有一定难度。因此,应该结合书本

理论知识配以相应的实验操作环节,使初学者能在较短的时间内系统的、感性的 理解和学习图像处理技术的知识。

二、 本课题的主要研究内容(提纲)
matlab 具有完备的图形处理功能、友好的用户界面以及功能强大的图形处理 工具箱, 能够实现对数字图像的编辑和处理工作,实现功能包括数字图像的读取、 存储、显示、去色、图像翻转、局部放大、透明度调整、去噪、平滑、锐化、压 缩、边缘检测等操作。 本文的主要内容如下: 1.研究图像处理技术,包括图像处理技术的分类、数字图像处理的特点,主 要内容以及应用。 2.分析 MATLAB 软件及其在图像处理中的应用。 3.完成系统的总体设计,各功能模块设计。由于篇幅有限,本文重点论述了 图像变换模块的设计,对已有的算法进行了分析,并进行了改进,利用 MATLAB 软件完成了算法的实现,最后通过实例说明处理效果。 4.设计友好的、易于操作的图形用户界面,方便用户对结果的观察以及对已

有算法的比较研究和新算法的开发。 5. 向做好的平台中添加图像,图像的读取、存储、显示、去色、图像翻转、 局部放大、透明度调整、去噪、平滑、锐化、压缩、边缘检测等操作。

三、 文献综述(国内外研究情况及其发展)
随着人类社会的进步和科学技术的发展,人们对信息处理和信息及交流的 要求越来越高。人们传递信息的主要媒介是语音和图像。在接受的信息中,听 觉信息占 20%,视觉信息占 60%,其它如味觉,嗅觉,触觉总的加起来不超过 20%。 图像信息处理是人们视觉延续的重要手段。 人的眼睛只能看到波长为 380 到 780nm 的可见光部分,而迄今为止人类发现可成像的射线已有很多种,他们 扩大了人类认识客观世界的能力。 数字图像处理是一个跨科学的前沿科技领域,在工程学,计算机科学,信 息学,统计学,物理,化学,生物医学,地址,海洋,气象,农业,冶金等许 多科学中的应用取得了巨大的成功和显著地经济效益。 MATLAB 既是一种直观、高效的计算机语言,同时又是一个科学计算平台。

它为数据分析和数据可视化、算法和应用程序开发提供了最核心的数学和高级 图形工具。根据它提供的 500 多个数学和工程函数,工程技术人员和科学工作 者可以在它的集成环境中交互或编程以完成各自的计算。MATLAB 中集成了功 能强大的图像处理工具箱。由于 MATLAB 语言的语法特征与 C 语言极为相似, 而且更加简单,更加符合科技人员对数学表达式的书写格式,而且这种语言可 移植性好、可扩展性强,再加上其中有丰富的图像处理函数,所以 MATLAB 在 图像处理的应用中具有很大的优势。而它的 GUI 是一个人机交互界面,在现实 中有广泛的应用。 国内在此领域的研究中具有代表性的是清华大学研制的数字图像处理实验 开发系统 TDB—IDK 和南京东大互联技术有限公司研制的数字图像采集传输与 处理实验软件。TDB-IDE 系列产品是一款基于 TMs320c6000 DSP 数字信号处 理器的高级视频和图像系统,也是一套 DSP 的完整的视频、图像解决方案,该 系统适合院校、研究所和企业进行视频、图像方面的实验与开发。该软件能够 完成图像采集输入程序、图像输出程序、图像基本算法程序。该系统的特点是 实现对图像信号的实时分析, 图像数据相对 DSP 独立方便开发人员对图像进行 处理,该产品融合 DSP 和 FPGA/CPLD 两个高端技术,可以根据用户的具体 需求合理改动,可以分析黑白和彩色信号,可以完成图形显示功能。 目前大量的图像处理软件如 PHOTOSHOP, PAINTSHOP 等都是基于广告 策划和图像修饰处理而设计的应用软件,针对图像处理技术基本知识的理解与 掌握以及相关处理方法研究的软件甚少,不适合学习研究使用。随着计算机辅 助设计的日益提高和成熟, 用于学习与研究的软件也越来越多. 如美国 Southern

Illinois University 开发的 CVlPtools 计算机视觉与图像处理实验软件就是专门针 对图像处理技术的实验软件,为初学者提供了一个消化理论知识的实验环境。

四、 拟解决的关键问题
本文主要研究如何利用 MATLAB 软件开发一个针对学习和研究的“数字图像 处理系统” ,为初学者和算法研究人员提供一个图像处理技术的算法演示及模拟开 发的 GUI(Graphical User Interface,图形用户界面)平台,供大家学习并研究图像 处理的技术方法,同时实现包括数字图像的读取、存储、显示、去色、图像翻转、 局部放大、透明度调整、去噪、平滑、锐化、压缩、边缘检测等操作。 本课题的重点就是利用 Matlab 的工具库完成图像处理功能,MATLAB 的图 像处理功能都集中在它的图像处理工具箱中(Image proeessing Toolbox), 由一系 列支持图像处理的函数组成。很多操作,像滤波、图像的变换与增强、二值图像 操作等都由它来实现的。 经图像信息输入系统获取的原图像中通常都含有各种各样的噪声和畸变,大 大影响了图像的质量,因此,在对图像进行分析之前,必须先对图像质量进行改

善。通常,采取图像增强的方法对图像质量进行改善。图像增强不会考虑引起图 像质量下降的原因,而是将图像中感兴趣的特征有选择的突出,并衰减不需要的 特征。图像增强的目的是为了改善图像的视觉效果,提高图像的清晰度和工艺的 适应性,以及便于人与计算机的分析主处理,以满足图像复制或再现的要求。

五、 研究思路和方法
目前,市场上有些图像处理软件比较成功,例如 Photoshop。随着图像处理、 图像理解以及图像库查找等研究领域的研究进展,还有很多图像处理相关的软件 问世。 图像处理软件的开发必须有可靠的,优秀的算法以及理论作为基础,这些理 论及算法便是 MATLAB 的一些基本使用方法,通过学习我已经有所了解。 1. Photoshop 界面 用 Photoshop 打开一幅图像,使用主界面最上部的主菜单还有部分工具,左 边的绘图工具,右边面板区的颜色、图层、动作等设置可以细致准确的完成图形 绘制工作。 然后运用吸管工具、 “直方图”对话框、 “图像”菜单中的“运算”选项、 “滤镜”菜单 等对图片进行处理,来实现图像轮廓提取、等高线绘制、模糊、扭曲、锐化等图 像处理功能。 2. 运用 MATLAB 处理 修改 MATLAT 中的一些函数,也可以调用其他一些程序,为图像执行边缘提 取、图像旋转、图型化等各种功能,也可以进入 GUI 设计界面,做按钮控制规划

的播放。 图像去噪处理方法可分为空间域法和变换域法两大类前者是在原图像上直接 进行数据运算,对像素的灰度值进行处理。后者是在图像的变换域上进行处理, 对变换后的系数进行相应的处理,然后进行反变换达到图像去噪的目的。 畸变是成像系统的一种像差,理想成像系统不仅成像清晰,而且满足物像相 似关系。当系统能够清晰成像,但物像不相似时,其不相似程度就是用畸变来衡 量。几何畸变有桶形畸变、枕形畸变、几何倾斜等。一般选择桶形畸变的校正作 为研究的对象。桶形校正的一般步骤如下: ① 找出畸变图对称中心,将畸变图像代表的地址空间关系转换为以对称中

心为原点的空间关系 ② ③ 值。 为了使拼接处的全景图像能够保持透视效果以及视觉上的一致性,需要将拍 摄的图像序列投影到一个统一的表面上。常用的表示面有柱面、立方体面和球面。 其中,柱面全景图像因其数据存储结构简单而成为目前研究的热点。在全景图像 的生成过程中,一般需要求解图像间的三维旋转量和单应性矩阵,威力简化这中 秋节图像间多个对准系数的复杂过程,可对相机的运动作一些限制。然后把项目 重叠的图像映射带统一的约束空间上,只要计算出相邻图像间两个方向上的位移 量,就可以将图像对准整合,再通过柱面投影即可形成完整的柱面全景图像。 空间变换:畸变图像上的像素重新排列以恢复空间关系。 灰度插值:对空间变换后的像素赋予相应的灰度值以恢复原位置的灰度

六、 本课题的进度安排
(1)第五、六周,利用网络资源和图书馆查找、检阅大量相关书籍与文献等 资料并准备有关有用资料,完成开题报告,同时与指导教师联系商量本课题研究 过程中要注意的相关事项及进度安排; (2)第七、八周,完成数字图像处理的相关设计,拟定大概的毕业论文提纲, 同时与指导老师联系商量提纲拟定情况; (3)第九、十周,完成毕业论文提纲; (4)第十一、十二、十三周,开始写论文正文 (5)第十四周,进一步完善论文完成初稿; (6)第十五、十六周,整理稿件完成毕业论文并准备毕业答辩。

七、 参考文献
[1](美)Stephen J. Chapman.MATLAB 编程,北京出版社,2003 [2](美)Duane Hanselman,bruce Littlefield.精通 Matlab7,清华大学出版 社,2006 [3]王爱玲,叶明生,等.MATLAB R2007 图像处理技术与应用. 电子工业出版社, 2008 [4]楼顺天,等. 基于 MATLAB 的系统分析与设计:模糊系统. 西安电子科技大 学出版社,2001 [5]严敬文. 数字图像处理(MATLAB 版). 国防工业出版社.,2007

[6]张瑞丰. 精通 MATLAB6.5【M】. 中国水利水电出版社,2004 [7]孙兆林. MATLAB 6.X 图像处理. 清华大学出版社,2002 [8]杨帆. 数字图像处理与分析(第二版) 【 M】. 北京航空航天大学出版社, 2010:1-256.

[9]梁原. 基于 MATLAB 的数字图像处理系统研究【硕士学位论文】. 长春理工 大学,2008

指导教师意见

指导教师(签名) : 年 月 日

所在系(所)意见

负责人(签章) : 年 月 日


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