基于空间域的数字图像增强技术研究开题报告

 2023-12-22 09:01:42

1. 研究目的与意义

数字图像增强是数字图像处理中的一种基本手段。

数字图像中的信号和噪声在不同变换域中表现出不同的形式。

本课题中的变换域指定为空间域。

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2. 课题关键问题和重难点

关键问题:1)程序可以实现自动读入图像; 2)程序可以实现图像增强; 3)界面可以调用图像增强程序。

难点:程序符合规范,圆满完成成果要求,实现图像降噪功能,界面设计良好,具有较好的人机交互操作;全部达到技术指标。基于空域的算法分为点运算算法和邻域去噪算法。点运算算法即灰度级校正、灰度变换和直方图修正等,目的或使图像成像均匀,或扩大图像动态范围,扩展对比度。邻域增强算法分为图像平滑和锐化两种。平滑一般用于消除图像噪声,但是也容易引起边缘的模糊。常用算法有均值滤波、中值滤波。有选择地突出图像中感兴趣的特征或者抑制(掩盖)图像中某些不需要的特征。在图像增强过程中,不分析图像降质的原因,处理后的图像不一定逼近原始图像。

3. 国内外研究现状(文献综述)

计算机图像处理的发展历史不长,但己经引起了人们的重视。系统介绍数字图像处理与分析技术中所涉及的有代表性的思想、算法与应用,跟踪图像处理技术的发展前沿,以图像频域变换、图像增强、图像复原、图像几何变换、图像压缩编码、数学形态学及应用、图像分割技术、图像特征分析、图像配准与识别、实用数字图像处理与应用系统为主线,系统讲述图像处理与分析技术的理论基础、典型算法和应用实例。编写上力求系统性、实用性与先进性相结合,理论与实践相交融,既注重传统知识的讲授,又兼顾新技术、新成果的应用。图像处理技术始于20世纪60年代,由于当时图像存储成本高,处理设备造价高,因而其应用面很窄。1964年美国加州理工学院的喷气推进实验室,首次对徘徊者―7号太空飞船发回的月球照片进行了处理,得到了前所未有的清晰图像,这标志着图像处理技术开始得到实际应用。70年代进入发展期,出现了TC和卫星遥感图像,对图像处理的发展起到了很好的促进作用。80年代进入普及期,此时微机己经能够承担起图形图像处理的任务。VLSI的出现更使得处理速度大大提高,其造价也进一步降低,极大的促进了图像处理系统的普及和应用。90年代是图像处理技术实用化时期,图像处理的信息量巨大,对处理的速度要求极高21世纪的图像处理技术要向高质量化方面发展,实现图像的实时处理,采用数字全息技术使图像包含最为完整和丰富的信息,实现图像的智能生成、处理、理解和识别。

数字图像处理是 20 世纪60年代发展起来的一门新兴学科。随着微型计算机性能的提高,数字图像处理技术也得到了广泛的普及,当前图像处理技术在工业自动化、工业检测、医学、遥感探测等各个方面都发挥着十分重要的作用。对于图像处理系统来说,处理流程基本可以划分为三个段,首先是对获得的原始图像进行预处理﹔其次是抽取图像特征﹔最后是识别分析。其中图像预处理阶段即图像增强阶段极为重要,如果此阶段选择的处理方式不当,后面的工作将很难取得成功。在具体的应用过程中,获取的原始图像未必是最适合处理的,例如由于光照、移动、噪声等原因,导致了图像的质量不高。但是受条件所限又不能再次取样,这就需要对采集的图像进行增强,使其比原始图像更适合于特定的应用。因为针对的具体应用并不相同,因此图像增强并没有通用的理论。其具体的方法分为两大类∶空间域方法和频率域方法。”空间域”一词是指图像平面自身,这类方法是以对图像的像素点直接处理为基础的,通过点运算处理将产生一幅新的图像,是一种既简单又重要的图像处理技术。

4. 研究方案

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。

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5. 工作计划

2022-2023-1学期第15-16周 准备开题报告,阅读并摘要与课题有关的中文资料,收集相关设计资料。

第17-18周准备开题报告,阅读并摘要与课题有关的中文资料,收集相关设计资料。

第19周完成英文翻译一份(3000汉字以上),进行方案论证,确定初步设计方案。

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