篇一：數字圖像處理開題報告
開題報告
一、研究的目的、意義及國內外現狀和發展趨勢
通常經圖像資訊輸入系統獲取的源圖像資訊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徵資訊，在圖像上這些地物特徵資訊以灰度形式表現出來，當地物特徵間表現的灰度差很小時，目視判讀就無法認辨，而圖像增強的目的就是（1）採用某種技術手段，改善圖像的視覺效果、工藝的適應性，使圖像更清晰，目標物更突出。（2）將圖像轉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爲原則，而是透過處理設法有選擇地突出便於人或機器分析某些感興趣的資訊，抑制一些無用的資訊，以提高圖像的使用價值。因此圖像增強的實質是增強感興趣地物和周圍地物圖像間的反差。
現階段國內外普遍使用的圖像增強的方法分爲光學增強方法和數字增強方法兩種。光學增強處理採用光學儀器進行。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性比數字處理設備差。數字增強處理是採用數字圖像計算機系統進行。其特點是快速、功能全，還能應用光學方法無法進行的一些算法對圖像增強。其主要增強技術從增強的作用域出發包括空間域增強（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，對圖像進行操作，修改變換後的係數，例如付立葉變換、DCT變換等的係數，然後再進行反變換得到處理後的圖像，以此達到增強的目的）兩種。
嚴格來講，圖形圖像處理技術常常是光學技術和數字技術相結合，在未來的21世紀可能採用純數字技術。
總的說來，21世紀圖形圖像要向高質量化方面發展。高質量化內容包括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：
1) 孫家柄，舒寧，關澤羣。遙感原理、方法和應用。北京：測繪出版社，1997。
2) 賈永紅。計算機圖像處理和分析。武漢大學出版社，2001。
3) 張宇，王希勤，彭應寧。一種用於夜間圖像增強的算法。清華大學學報自然科學版，1999年，39卷，第9期。
4) 李叔樑。話說圖像處理。北京師範大學現代教育技術研究所，1999。
5) 徐建華。圖像處理與分析。科學出版社，1992。
6) 容觀傲。計算機圖像處理。清華大學出版社，2000。
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9) 張遠鵬，董海，周文靈。計算機圖像處理技術基礎。北京大學出版社，1996。
10) 博彥科技。編程高手Visual C++。北京大學出版社，2001。
11) 鄭莉，董淵。C++語言程序設計。清華大學出版社，2001。
12) 何斌，馬天予，等。Visual C++數字圖像處理。人民郵電出版社，2001。
13) 黃維通，姚瑞霞。Visual C++程序設計教程。機械工業出版社，2001。
14) 鄭阿奇，丁有和，鄭進。Visual C++實用教程。電子工業出版社，2001。
15) 劉濤。Visual C++實現數字圖像增強處理。天極網，2002。
16) 王燕。面向對象的理論與C++實踐。清華大學出版社，1997。
17) 譚浩強。C程序設計。清華大學出版社，1991。
主攻方向：
掌握用Visual C++進階語言編程的基本知識，能用該語言實現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用；編程實現圖像常用增強算法，分析算法的優缺點及應用。
三、主要研究內容及技術路線
在此次畢業設計中，我主要研究的是利用Visual C++編程實現讀取、顯示圖像和設計幾種主要算法以實現圖像的增強。
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容，任何一幅圖像的直方圖都包含了豐富的資訊，它主要用在圖像分割，圖像灰度變換等處理過程中。從數學上來說圖像直方圖是圖像各灰度值統計特性與圖像灰度值的函數，它統計一幅圖像中各個灰度級出現的次數或概率；從圖形上來說，它是一個二維圖，橫座標表示圖像中各個像素點的灰度級，縱座標爲各個灰度級上圖像各個像素點出現的次數或概率。
直方圖修正可使圖像的灰度間距拉開或使灰度分佈均勻，從而增大反差，使圖像細節清晰，達到增強的目的。它通常有直方圖均衡化（將原圖像的直方圖透過變換函數修正爲均勻的直方圖，然後按均衡直方圖修改原圖像）和直方圖規定化（使原圖像灰度直方圖變成規定形狀的直方圖 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，再編程實現直方圖均衡化的修正方法，將原圖像變換爲直方圖均衡的圖像。最後比較均衡前後的圖像和直方圖。
2、實現空間域中的模板操作
假設圖像是由許多灰度恆定的小塊組成，相鄰像素間或屬於同一集合體的像素間存在很高的空間相關性，而噪聲則是統計獨立的。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像素爲中心的鄰域中多個像素的灰度值計算出來的，它主要用於圖像平滑和銳化。
任何一幅原始圖像，在獲取和傳輸等過程中，會受到各種噪聲的干擾，使圖像退化，質量下降，圖像模糊，特徵淹沒，對圖像分析不利。爲了抑制噪聲改善圖像質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，使其反差降低，儲存低頻成分。但由於系統中所要提取的邊緣資訊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，爲了減少這類不利效果的影響，這就需要利用圖像銳化技術。圖像銳化處理的目的是爲了使圖像的邊緣、輪廓線以及圖像的'細節變的清晰，也就是使圖像細節的反差提高。
在實際操作中，採用模板的方法編程定義一個5*5加權模板，實現圖像平滑和銳化，分析結果。
3、實現頻率域中的圖像增強
透過傅立葉變換可以將空間域圖像變換成頻率域圖像。在經過一次傅立葉逆變換，又能將頻率域圖像變成空間域圖像。依據這樣的關係，我們可以透過修改頻譜的方法來增強圖像中某些資訊或壓抑另一些資訊。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透過，阻止另一些頻率成分透過。
從頻率域來考慮，由於噪聲主要集中在高頻部分，爲去除噪聲改善圖像質量，就可以採用低通濾波器來抑制高頻部分，然後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。圖像模糊的實質是因爲其高頻分量被衰減，因此要消除模糊，突出邊緣，則採用高通濾波器讓高頻部分透過，使低頻成分削弱，再經逆傅立葉變換得到邊緣銳化的圖像。
在實際操作中，是透過編程分別實現理想低通濾波器和指數高通濾波器，達到圖像增強的目的，並分析結果。
技術路線：
查閱整理有關遙感影像增強的技術資料，掌握遙感影像處理的各種增強算
法及應用
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學習用Visual C++編程的基本知識
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編程實現遙感影像的讀取和顯示
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以在空間域實現遙感影像增強爲主進行算法設計和程序編制
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透過程序調試和試驗，用不同方法對所給影像進行增強，並比較結果
篇二：基於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
煤倉是煤礦生產運輸系統中的一個重要環節。無論是井下生產系統還是地面生產系統，煤炭的裝卸和儲存一般都是透過煤倉來實現的。在實際生產中，因未能對煤倉煤位進行有效的檢測，導致經常出現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、滿倉後堵死放煤口等嚴重問題的發生，嚴重製約煤礦生產系統的正常執行。
隨着科學技術的發展，對煤倉料位的檢測越來越向智能化發展，也越來越需要對其進行精準的檢測，以提高工作效率。爲了適應這種需要，越來越多的檢測方法應運而生，但對於不同的環境，要求的條件也不一樣，對於煤倉來說，因爲其環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能力以及可靠性提出更高的要求。
對於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，由於灰塵需要煤的溫度相當大，使壁面突出的部位粘上煤粉，時間一長更爲突出，而且滅塵噴使環境溼度很大，在這樣的環境中許多檢測裝置均無法正常工作[1]。煤礦生產的現代化發展需要對煤倉的料位進行不間斷的檢測，以確保各個生產環節安全高效運轉，故迫切需要一種簡單易行、工作可靠的適用於井下煤倉的煤位檢測裝置。本文選用基於ARM圖像處理的煤倉煤位檢測系統，對煤倉煤位進行實時監控，已達到理想的效果。
1.2研究意義
目前國內大部分煤礦以及冶金企業中檢測粉塵類料倉的料位採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，另據使用現場反饋資訊，測量過程中，粉塵堵塞傳感頭的現象也時有發生，造成工作不可靠並帶來一定的事故隱患；電容式料位測量的精度受環境影響很大，且轉換電路複雜；重錘式料位探測雖然具有工作可靠、成本低、抗干擾能力強等優點，但也存在着電機控制過程複雜，制動不及時導致定位不準甚至重錘衝入料層的缺憾。
本文討論的基於ARM的圖像處理系統及其實時傳輸控制，較好地解決了上述問題。
2 國內外研究狀況
2.1 國內研究狀況
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，另據使用現場反饋資訊，測量過程中，粉塵堵塞傳感頭的現象也時有發生，造成工作不可靠並帶來一定的事故隱患；電容式料位測量的精度受環境影響很大，且轉換電路複雜。
我國料位檢測儀表起步較晚，主要原因是以前長期藉助簡單工具(如竹竿) 測量或者直接用人眼估測。因此，自動化水平較低。現在隨着經濟發展，自動化水平提高，對料位測量儀表的研製有所重視，國內生產料位計的廠家也越
來越多，生產出的料位計性能各異，也存在着一些未解決難題。
我國到上個世紀60年代纔有專業的物位儀表廠，當時由於國內需求不旺，因此企業規模都比較小，以生產機械型產品爲主。隨着國家經濟的發展，工業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，據業內專家測算，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增長。
但基於我國物位儀表工業基礎薄弱的現狀，國內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、磁致伸縮等高端產品，以及機械型產品中的高壓、高溫及特殊材質的產品。其中電子型產品大部分是原裝進口，一小部分則是進口關鍵件，由國內組裝；機械產品則國內加工部分較多。
2.2國外發展狀況
國外料位儀表早期大多采用機械原理，但近年來隨着電子技術的應用，逐步向機電一體化發展，並且開發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，衝擊振動式，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爲國外引進產品，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，最小盲區是0．7m，此範圍以內不能使用，最遠距離受聲功率限制，只能測40m內的料位，具體做法是在貯倉頂部對着料面裝有超聲波發生器和接收器。發生器發出的超聲波經空氣層射至料面後就被反射，一部分反射被接收器所接收，由超聲波發射至接收所經歷的時間乘以聲速就可計算出料位高度。由於空氣溫
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於測量粒度較大的塊料料位。測量精度高，但必須藉助於媒介傳播。
(2)電容式料位計[2]；電容式料位傳感器是採用測量容器的探頭與容器內壁
之間、兩探頭之間或探頭與同心測量管之間的電容，利用物料介電常數恆定時極間電容正比於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，但要求物料的介電常數與空氣介電常數差別大，變化的介電常數在進行連續測量時要加以補償，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射r射線，
若料位低於同位素原，則探測器得到信號，表示料空，相反，若庫內料面高於同位素源，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，不用於連續監測，且存在下射線放射源污染環境，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， 透過齒輪減速後，使主軸上的葉片轉動，當被測物料料面上升碰到葉片時，葉片旋轉受阻，停止轉動，於是過載檢測機構便圍繞主軸作微量轉動，使斜板推動微動開關動作，其中一個微動開關切斷電機電源，使電機停轉，並保持此狀態：另一微動開關發出料位信號，使供料作業停止或報警。當料面下降後，葉片失去阻擋，過負載檢測機構依靠彈簧作用返回原來位置，其中一個微動開關恢復原來狀態，使電機供電迴路接通，葉片又開始轉動：另一微動開關也恢