毕业论文课题相关文献综述

1.课题背景和意义

作为处理人类获取的视觉信息的数字图像处理，在现代生活中有着发挥着越来越重要的作用。数字图像质量的好坏直接影响到后续的处理结果，因此需要对获取的数字图像进行预处理，以期达到提升图像质量，保证处理结果的目的。数字图像处理被广泛应用于生物医学、材料、遥感、通信、交通管理、军事侦察、文档处理和工业自动化等众多领域。而数字图像预处理是数字图像处理得一部分,它在整个图像处理领域发挥着重要的作用。图像预处理的主要目的是消除图像中无关的信息，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而改进特征抽取、图像分割、匹配和识别的可靠性。图像预处理技术正在不断地渗透到其他学科中，在计算机领域发挥了越来越重大的作用，通过对图像预处理的研究，为我们的生活带来了种种便利，也极大地促进了社会的不断进步。 计算机图像处理主要和模式识别及图像理解系统的研究相联系,如文字识别、医学图像处理、遥感图像的处理等，计算机图像处理技术的目的是产生更适合人类视觉观察和识别的图像以及让计算机自动识别和理解的图像，它涉及了对数字图像进行处理的各种功能模块，要计算机理解和识别图像，就要必须对包含的大量各式各样的物体信息的图像进行分解，分解的最终目的就是要将图像分解成一些具有各种特征的最小成分及其组合。这些处理包括图像的灰度化，图像的二值化，图像的反色，滤波，腐蚀，边缘检测等等内容，以便图像的后续处理使用。

2.本课题的国内外现状 随着计算机软件、硬件技术的日新月异的发展和普及，人类大概有80%的信息来自图像，科学研究、技术应用中，图像处理技术越来越成为不可缺少的手段。国外最早的图像处理技术出现在20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机处理图像信心，数字图形处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的图像处理的目的是改善图像的质量，首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室（JPL）。从1970以后，随着计算机和人工智能的迅速发展，数字图像处理技术向着更高、更深的层次发展。人们开始研究如何利用计算机系统的解释处理图像，这类被称为图像理解或者计算机视觉。发达国家投入了大量的人力物力来研究这项技术，取得了不少重要的成果，其中比较有代表性的成果是70年代 Marr提出的视觉计算理论，此理论成为计算机视觉领域的主导思想。当前，由于计算机技术的飞速发展，图像处理总的发展研究趋势是以数字处理为主，因为这种方法有处理精度高、灰阶多、能进行复杂的非线性运算、重复性好等许多优点。数字图像处理实质上是计算机技术、信息论和信号处理相结合的综合性应用学科，与其它学科有着密切的关系。图像去噪就是数字图像处理技术中的重要技术之一。 近些年，国内外发表的数字图像预处理方面的论文提出了很多卓有成效的对图像处理的模型或方法，其中有代表性的是基于结构的方法和基于纹理合成的方法。这些方法都是通过建立数学模型来对图像进行增强和复原。1971年，图基提出了中值滤波的思想，并首先应用与时间序列的分析中，后来这种方法引入到图像处理中，用来滤除图像的噪声，收到了良好的效果。另外数学形态学和统计学的引入为数字滤波技术开辟了新的途径，1982年Serra出版的专著《Image Analysis and Mathematical Morphology》成为数学形态学应用于数字图像领域的咀程碑，由此孕育了很多相天的滤波算法，使得图像滤波算法对图像的处理有了显著提高，边缘保护能力也得到增强。因此这些方法在不久的后来被广泛地应用到了医学、遥感图像的滤波去噪处理之中，获得了令人满意的结果。 除了上述方法之外，实际上还有许多学者提出了其他方面的方法，比如自适应加权滤波等，各种改进方法的优劣不一，目的都是为了图像预处理。进入21世纪以后数字图像处理技术发展迅速，到目前为止，图像处理技术在图像通讯、办公室自动化系统、地理信息检测系统、医疗信息、卫星图像传输以及工业分析和自动化方面都应用广泛，随着计算机技术的超快发展和图像处理相关理论的不断完善，图像处理技术在许多新的应用领域受到广泛重视并取得了重大的研究性成果，属于这些领域的有航空航天、生物医学工程、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等等。图像处理技术叶成为了一门引人注目、前景远大的新型学科。图像处理及预处理技术在将来必将得到更多的应用，应用领域也会越来越多，但是总的来说有一下七个方面。（1）航空技术方面 （2）生物医学工程方面 （3）通信工程技术方面 （4）工业方面 （5）军事公安应用方面 （6）文化艺术方面 （7）其他方面的应用。

3．使用的开发工具 在进行图像预处理的过程中可以使用很多种高级语言，比如delphi，VC，VB,这里我选择了用MATLAB进行图像处理。

3.1MATLAB基础 MATLAB是一种交互式系统，其基本数据元素是并不要求确定维数的一个数组，这就允许人们用公式化方法求解许多技术计算问题，特别是涉及矩阵表示的问题。因此在矩阵运算和数值计算等方面MATLAB非常直观、简洁，且效率高，因而它在科学与工程计算方面的优势是显而易见的。 MATLAB有三大特点：一是功能强大(数值计算和符号计算、计算结果和编程的可视化、数学和文字统一处理、离线和在线计算)；二是界面友好、语言自然(以复数矩阵为计算单元，语句表达与标准教科书的数学表达式相近)；三是开放性强(仅MathWorks公司本身就推出了30多个应用工具箱)。MATLAB的这些特点使它获得了对应用学科的极强适应力，并很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、教学以及科技文字处理不可缺少的基础软件。现有的MATLAB工具箱主要有信号处理、控制系统、图像处理、鲁棒控制、非线性系统控制设计、系统辨识、最优化、弘分析和综合、模糊逻辑、小波、样条、通信、统计等工具箱，而且其种类和数量还在不断增加。这些工具箱给各个领域的研究和工程应用提供了有力的工具，借助于这些工具，研究人员可直观、方便地进行分析、计算及设计工作，从而大大节省了时间。 MATLAB在图像处理领域应用广泛。MATLAB的图像处理工具包是由一系列支持图像处理操作的函数组成的。所支持的图像处理操作有:图像的几何操作、邻域和区域操作、图像变换、图像恢复与增强、线性滤波和滤波器设计、变换(DCT变换等)、图像分析和统计、二值图像操作等。下面就MATLAB在图像处理中各方面的应用分别进行介绍。 1）.图像文件格式的读写和显示。 2）.图像处理的基本运算。 3）.图像变换。 4）.图像的分析和增强。 5）.图像的数学形态学处理。

3.2 MATLAB用户界面设计

图形用户界面（GUI）是由光标，窗口，菜单、文字说明等对象构成一个用户界面。用户可以通过键盘输入相关的参数，通过鼠标选择、激活这些对象。使计算机完成相关的计算或者绘制波形等功能。MATLAB的GUI为开发者提供了一个不脱离MATLAB的开发环境，有助于MATLAB程序的GUI集成。这样可以使开发者不必理会一大堆烦杂的代码，简化程序，但是同样可以实现向决策者提供图文并茂的界面，甚至达到多媒体的效果。可以说MATLAB提供了一个简便的开发环境，可以让开发者快速上手，提高了开发者的工作效率。 图形用户界面的创建就有了两种常用的方式：第一，通过使用m文件直接动态添加控；第二，使用GUIDE(GraphicalUserInterfaceDevelopmentEnvironment)快速生成GUI界面。这两种实现的方法都需要使用M语言编程，但是技术的侧重点不同。其实GUIDE创建图形用户界面的基础也是图形句柄对象，只不过是具有很好的封装，使用起来简便，而且还能够做到可视化的开发，对于一般的用户使用GUIDE创建图形用户界面应用程序已经足够了。根据情况分析，第二种可视化编辑方法更适用于本次设计，故本设计采用GUIDE快速生成界面的方法设计。 GUIDE(GraphicalUserInterfaceDevelopmentEnvironment)，它向用户提供了一系列的创建用户图形界面的工具。这些工具大大简化了GUI设计和生成的过程。GUIDE可以完成的任务有如下两点：第一，输出GUI，第二，GUI编程。GUIDE实际上是一套MATLAB工具集。 设计GUI界面时，应遵循几个基本设计原则：1）简单性，设计界面时，应力求简洁、直观、清晰地体现出界面的功能和特征。窗口数目尽量少，力避不同窗口间来回切换，多采用图形，少用数值，不应出现可有可无的功能；2）一致性，即设计的界面风格要尽量一致；3）习常性：设计界面时，应尽量使用人们所熟悉的标志和符号，便于用户使用；4）其他考虑因素：除了以上静态性能之外，还应注意界面的动态性能，即界面对用户操作的响应要迅速、连续。一个设计优秀的GUI能够非常直观的让用户知道如何操作MATLAB界面，并且了解设计者的开发意图。由于图像演示实验所要求的内容结构并不复杂，为使界面功能一目了然，并且方便操作和使用，本次设计主要使用可以直接点击产生效果的PushButton，RadioButton为辅，以两个Axes为中心展开布局。

参考文献

[1]章毓晋.图像处理和分析[M].清华大学出版社,1999

[2]客观澳.计算机图像处理.[M] 北京：清华大学出版社，2000