毕业设计
基于灰度变换的图像伪彩色增强算法设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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作者签名：日期：
摘要
人类传递信息的主要媒介是语言和图像。据统计在人类接受的各种信息中视觉信息占80%，所以图像信息是十分重要的信息传递媒体和方式。人的生理视觉系统特性对微小的灰度变化不敏感，而对彩色的微小差别极为敏感。人眼一般能够区分的灰度级只有二十几个，而对不同亮度和色调的彩色图像分辨能力却可达到灰度分辨能力的百倍以上。
利用这个特性人们就可以把人眼不敏感的灰度信号映射为人眼灵敏的彩色信号，以增强人对图像中细微变化的分辨力。彩色增强就是根据人的这个特点，将彩色用于图像增强之中，在图像处理技术中彩色增强的应用十分广泛且效果显著。常见的彩色增强技术主要有假彩色增强及伪彩色增强两大类。灰度变换法伪彩色处理。伪彩色增强是将一个波段或单一的黑白图像变换为彩色图像，从而把人眼不能区分的微小的灰度差别显示为明显的色彩差异，更便于解译和提取有用信息。
总之，通过一系列的研究实验，本文系统讨论了基于RGB颜色模型的相位调制数字图像伪彩色编码，基于直方图的红外图像互补伪彩色编码处理，激光与红外等伪彩色图像增强算法。
关键词：伪彩色图像增强灰度变换传递信息
Based on gray transform image pseudo color
enhancement algorithm design
ABSTRACT
Human convey information main media is the language and image. According to the statistics in human accept all of the information to account for 80%, visual information in so the image information is very important information media and the way. Man's physical vision system characteristics of tiny gray color is not sensitive to the tiny, difference is very sensitive. The human eye generally able to distinguish between 20, only grayscale to different brightness and tonal color image distinguishing ability but can achieve gray resolution can be more than 100 times.
Using this feature people can not sensitive to the gray eye for eye sensitive signal mapping to strengthen people color signal subtle change in images of the resolution. According to the color enhancement is this characteristic, will be used to image enhancement of color image processing technology, the application of color enhance very extensive and the effect is remarkable. Common chromatic enhancement technology mainly false color strengthens and false color enhance two kinds big. Gray transform method pseudo color processing. False color enhancement is a band or the single black and white image transformation for color images, thus putting human eye cannot discern tiny gray difference shows as obvious colour difference, more facilitate interpretation and extract useful information.
Anyhow, through a series of studies and experiments, this paper systematically discussed based on RGB color model phase modulation digital images based on false color coding, false infrared image histograms of complementary color coding processing, laser and infrared, and pseudo color image enhancement algorithm.
Key Words:false color image enhancement gray transform transmit information
目录
第一章绪论 (1)
1.1 前沿 (1)
第二章彩色图像的基础知识 (2)
2.1 什么是图像增强 (2)
2.2 图像增强的分类 (2)
2.2.3 频域图像增强法 (2)
2.2.4 小波域图像增强方法 (2)
2.2.5 空域图像增强方法 (3)
2.2.6 变换域法 (4)
2.3 图像输入设备 (4)
2.4 伪彩色图像增强 (5)
2.4.1 伪彩色图像增强 (6)
2.4.2伪彩色增强处理 (6)
2.4.3伪彩色处理的基本原理 (6)
2.4.4色图像处理技术的来源和应用 (7)
第三章伪彩色图像处理的方法和研究 (7)
3.1 色彩基础 (8)
3.1.2 颜色模型 (9)
3.2 图像以及图像精度 (9)
3.2.1 图像 (10)
3.2.2 图像精度 (10)
3.2.3 分辨率 (11)
3.3 伪彩色增强处理系统的构成 (11)
3.3.1 伪彩色处理方法 (11)
3.3.2 密度分层法 (12)
3.3.3 灰度-彩色变换法 (13)
3.3.4 频率域滤波法 (13)
3.3.5 其它伪彩色方法（互补色编码法，连续颜色编码法，像素自身变换法） (14)
3.3.6 医学彩超 (15)
3.4.1 红外热像仪 (15)
第四章红外中波细分图像的伪彩色增强研究 (16)
4.1研究原理 (18)
4.2彩色增强方法 (19)
4.2.1彩色映射 (19)
4.2.2颜色空间变换 (20)
4.3包的图像融合 (20)
4.3.1系数的融合 (20)
4.3.2频系数的融合 (21)
4.4实验结果 (22)
第五章总结与展望 (23)
5.1 总结展望 (23)
参考文献 (25)
致谢 (25)
第一章绪论
1.1 前言
图像增强处理是数字图像处理的一个重要分支。很多由于场景条件的影响图像拍摄的视觉效果不佳，这就需要图像增强技术来改善人的视觉效果，比如突出图像中目标物体的某些特点、从数字图像中提取目标物的特征参数等等，这些都有利于对图像中目标的识别、跟踪和理解。图像增强处理主要内容是突出图像中感兴趣的部分，减弱或去除不需要的信息。这样使有用信息得到加强，从而得到一种更加实用的图像或者转换成一种更适合人或机器进行分析处理的图像。图像增强的应用领域也十分广阔并涉及各种类型的图像。
例如，在军事应用中，增强红外图像提取我方感兴趣的敌军目标；在医学应用中，增强X 射线所拍摄的患者脑部、胸部图像确定病症的准确位置；在空间应用中，对用太空照相机传来的月球图片进行增强处理改善图像的质量；在农业应用中，增强遥感图像了解农作物的分布；在交通应用中，对大雾天气图像进行增强，加强车牌、路标等重要信息进行识别；在数码相机中，增强彩色图像可以减少光线不均、颜色失真等造成的图像退化现象，人类对宇宙万物的认识主要依靠视觉。依靠图像摄取设备获得的照片近似模拟了目标景物在一定空间内某平面上的投影信息,以记录介质的形式反映了物体与可见光波的相互作用对人眼的视觉效果。不同感知图像的分类说明了图像信息的复杂性,而近代快速发展起来的计算机图像处理技术则使得自然景物的再现更容易、更灵活。目前利用数字图像处理技术可以制作出丰富多彩的图像视觉效果。
对于黑白图像,常指二值图像和灰度图像。灰度图像多数是8位位深,256级灰度,人眼对此尚有较高的分辨力,但对于某些特殊领域灰度级更高的一些专用灰度图像,尤其在图像像素灰度相差不大的情况下,人眼分辨能力大为减弱,远不如彩色图像。从人眼视觉特性的角度来说,人眼对色彩差别的区分率远高于灰度差别。所以,有必要把一些灰度图像转换成彩色图像,同时使得彩色图像的颜色对应于不同的灰度,只要灰度有差别,色彩即有差别,这样一幅灰度图像的信息量将大为提高。广义上说来,非图像数据或黑白图像的彩色化处理都是伪彩色处理,彩色图像经由色彩变换后得到的图像也是伪彩色图像。
第二章伪彩色图像的基础知识
2.1什么是图像增强
图像增强是图像处理的基本内容之一，图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时削弱或去除某些不需要信息的处理方法，其目的是使得处理后的图像对某种特定的应用，比原始图像更合适。处理的结果使图像更适应于人的视觉特性或机器的识别系统。图像增强主要可分为三类:频域图像增强方法、小波域图像增强方法、空域图像增强方法。
2.2图像增强的分类
2.2.3频域图像增强方法
频域图像增强是对图像经傅立叶变换后的频谱成分进行操作，然后逆傅立叶变换获得所需结果。
频域图像增强原理图：
常用的频域增强方法有低通滤波技术，是利用低通滤波器去掉反映细节和跳变性的高频分量。但其在去除图像尖峰细节的同时也将图像边缘的跳变细节去除掉了，而使得图像较模糊。低频滤波有理想低通滤波器、Butterworth滤波器、指数滤波器等。高通滤波器技术是利用高通滤波器来忽略图像中过度平缓的部分，突出细节和跳变等的高频部分，使得增强后的图像边缘信息分明清晰。高通滤波技术进行增强处理后的图像，视觉效果不好，较适用于图豫中物体的边缘提取。高通滤波器有理想高通滤波器、梯形滤波器、指数滤波器等。频域增强方法中还有带通和带阻滤波、同态滤波等，一般是用来解决光动态范围过大或者光照不均而引起的图像不清等情况。
2.2.4小波域图像增强方法
小波是近几年发展起来的一种时频分析工具，它同时具有时频局部化能力和多分辨率分析的能力，因此它更适用于信号处理领域。之前的图像降噪大多采用低通滤波器直接滤除高频信息，因此使得在去除噪声的同时，也去掉了一些有用的高频信息，损失了图像的细节。而采用小波进行去噪，由于其多分辨率特性，它用不同中心频率的带通滤波器对信号进行滤波，把主要反映噪声频率的尺度系数去掉，再把剩余尺度的系数结合起来做反变换，从而使得噪声得到很好的抑制。
小波的反锐化掩模法是一种即简单、增强效果也不错的方法，但该算法对噪声非常敏感，而且会出现过冲现象(处理后图像有很明显的人工处理痕迹)。S.K.Mitra提出了一种基于Teager算法的非线性算子，来代替线性高通滤波器，对减小噪声和增强细节进行了这种考虑。
G.Ramponi提出了一种立方反锐化掩膜方法进行图像增强，该方法用一个对边缘敏感的平方滤波器算子乘以拉普拉斯算子，只增强局部亮度变化区域的图像细节，从而相对减少噪声。柯丽等人提出了基于小波变换的图像增强方法，该算法主要针对CR图像，先将CR图像进行小波变换分解，针对各子图像的特征，对高频和低频部分采用不同的处理，最后进行小波变换得到增强后的CR图像。董卫军等人提出了基于多小波的图像增强算法，由于多小波的对称性和短支撑性，因此多小波在图像处理方面比单小波更有优势。
2.2.5空域图像增强方法
空域是指组成图像的像素的集合，空域图像增强直接对图像中像素灰度值进行运算处理，基本上是以灰度映射变换为基础的。空域图像增强知识本文在第二章中会有详细介绍，这里简略介绍一下。
空域图像增强主要有灰度变换和直方图均衡化处理。灰度变换的原理就是通过改变灰度的动态范围，达到增强图像灰度级细节部分的方法。一般的变换函数包括线性变换、非线性变换、分段线性变换。具体函数的选择与图像的成像系统和相应的应用场合有关。直方图均衡化是空域图像增强中应用最广泛的一种方法，其基本原理是使得处理后的图像灰度级近似均匀分布，来达到图像增强效果。但由于其变换函数采用的是累积分布函数，因此它产出的近似均匀直方图都很相似，这必然限制了它的功能。为了适应图像的局部特性，基于局部变换的图像增强方法应运而生，如局部直方图均衡化、对比度受限自适应直方图均衡化、利用局部统计特性的噪声去除方法。这些方法对图像细节部分的增强均有很好的效果，但均有一个共同的缺点，算法运算量较大，图像处理时间相对较长，使得这些算法不能适用于实时处理系统中。近年来，一类基于直方图分割的算法受到大家的广泛关注，该算法处理图像的侧重点在处理后图像的亮度保持上，使得处理后图像更适合人眼特性观察。但该方法应用到低照度图像增强上，对图像整体亮度的提高效果不明显。
2.2.6变换域法：
当图像矩阵很大时，直接在空域处理，计算量将很大，通常先对图像正交变换，得到变换域系数矩阵，然后实施各种处理，主要是修改变换后的系数，再逆变换到空间域，显示出处理后的图像。
基于 PC 机的数字图像处理系统按其硬件组成如下图所示：
2.3图像输入设备：
电视摄像机(Video Camera)、飞点扫描仪(Flying point scanner)、扫描鼓、扫描仪、显微光密度计，而遥感中常用的图像获取设备有光学摄影（摄像机、多光谱相机）、红外摄影（红外辐射计、红外摄像仪、多通道红外扫描仪）、MSS（多光谱扫描仪）、微波摄影（微波辐射计、侧视雷达、真时空孔径雷达、合成孔径雷达 SAR）。
图像输出设备：硬拷贝（照相、激光拷贝、彩色喷墨打印等）；软拷贝方法有 CRT
显示(Cathode Ray Tube)、液晶显示器 LCD(Liquid Crystal Display)、场致发光显示器FED(Field Effect Display)。
数字图像处理的主要特点是：
1．图像信息量大：在真彩色系统(SVGA)中，每个像素直接用 R、G、B 三个分量
共 24 位来表示，像素值就是所表现的颜色值，不用 16 色、256 色（8 位）系统的调色
板技术，如一幅 800×600 像素的真彩色图像，保存在计算机中占用的存储空间大约
800×600×24÷8÷1024÷1024=1.37MB 。
2．图像信息理论与通信理论密切相关：通信中的一维问题大都可以推广到二维。
通信理论认为任何一个随时间变化的波形都是由许多频率不同、振幅不同的正弦波组合
而成；图像理论则认为任何一幅平面图像是由许多频率和振幅不同的二维空间频率波叠
加而成，高空间频率波决定图像的细节，低空间频率波决定图像的背景和动态范围。
3．图像处理技术综合性强：计算机图像处理和计算机、微电子技术、数学、色度
学、多媒体、智能机器人、专家系统等技术的发展密切相关。近年来计算机图像识别与
计算机图像理解技术发展很快，图像并行处理能力也大大增强，图像处理除供人观看外，
还发展了与计算机视觉有关的应用，如邮件自动分捡、车辆自动驾驶等。
2.4伪彩色图像增强
2.4.1伪彩色图像增强
伪彩色（Pseudo-color）图像的每个像素值实际上是一个索引值或代码，该代码值作为色彩查找表CLUT（Color Look-Up Table）中某一项的入口地址，根据该地址可查找出包含实际R、G、B的强度值。这种用查找映射的方法产生的色彩称为伪彩色。
彩色图像的含义是，每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定，而是把像素值当作彩色查找表(color look-up table，CLUT)的表项入口地址，去查找一个显示图像时使用的R，G，B强度值，用查找出的R，G，B强度值产生的彩色称为伪彩色。
彩色查找表CLUT是一个事先做好的表，表项入口地址也称为索引号。例如16种颜色的查找表，0号索引对应黑色，... ，15号索引对应白色。彩色图像本身的像素数值和彩色查找表的索引号有一个变换关系，这个关系可以使用Windows 95/98定义的变换关系，也可以使用你自己定义的变换关系。使用查找得到的数值显示的彩色是真的，但不是图像本身真正的颜色，它没有完
全反映原图的彩色
伪彩色增强是把黑白图像的各个不同灰度级按照线性或非线性的映射函数变换成不同的彩色，得到一幅彩色图像的技术。使原图像细节更易辨认，目标更容易识别。
伪彩色增强的方法主要有密度分割法、灰度级一彩色变换和频率域伪彩色增强三种。伪
彩色增强是将一个波段或单一的黑白图像变换为彩色图像，从而把人眼不能区分的微小的灰度差别显示为明显的色彩差异，更便于解译和提取有用信息。伪彩色增强的方法主要有以下三种：密度分割法，密度分割或密度分层是伪彩色增强中最简单的一种方法，它是对图像亮度范围进行分割，使一定亮度间隔对应于某一类地物或几类地物从而有利于图像的增强和分类。它是把黑白图像的灰度级从0（黑）到M0(白)分成N个区间Li,i=1,2,…,N。给每个区间Li指定一种彩色Ci，这样，便可以把一幅灰度图像变成一幅伪彩色图像。此法比较直观简单，缺点使变换出的彩色数目有限。
空间域灰度级－彩色变换：空间域灰度级－彩色变换是一种更为常用的、比密度分割更有效的伪彩色增强法。它是根据色度学的原理，将原图像的灰度分段经过红、绿、蓝三种不同变换，变成三基色分量，然后用它们分别去控制彩色显示器的红、绿、蓝电子枪，便可以在彩色显示器的屏幕上合成一幅彩色图像。彩色的含量由变换函数的形状而定。
频率域伪彩色增强：频率域伪彩色增强时先把黑白图像经傅立叶变换到频率域，在频率域内三个不同传递特性的滤波器分离成三个独立分量，然后对它们进行逆傅立叶变换，便得到三幅代表不同频率分量的单色图像，接着对这三幅图像作进一步的处理（直方图均衡化），最后将它们作为三基色分量分别加到彩色显示器的红、绿、蓝显示通道，从而实现频率域分段的伪彩色增强。
2.4.2伪彩色增强处理
伪彩色处理是指将黑白图像转化为彩色图像，或者是将单色图像变换成给定彩色分布图像。由于人眼对彩色的分辨能力远远高于对灰度的分辨能力，所以将灰度图像转化成彩色表示，就可以提高对图像细节的辨别力。因此，伪色彩处理的主要目的是为了提高人眼对图像细节的分辨能力，以达到图像增强的目的。
伪彩色处理的基本原理是将黑白图像或者单色图像的各个灰度级匹配到彩色空间中的一点，从而使单色图像映射成彩色图像。对黑白图像中不同的灰度赋予不同的彩色。
值得注意的是，伪彩色虽然能将黑白灰度转化为彩色，但这种彩色并不是真正表现图像的原始颜色，而仅仅是一种便于识别的伪彩色。
2.4.3伪彩色处理的基本原理
图像的伪彩色处理作为一种重要的图像处理技术，从80年代起，就有很多研究人员为此付出巨大的努力。迄今为止，文献报道的处理方法有很多种。
但这些方法从根本上说，可以归为三类:基于图像分割的方法，基于灰度级一彩色变换的
方法，基于滤波的方法。实际上，大多数新的处理方法都是以这三类方法为基础演变而来的。本文的研究内容是基于第一种方法—基于图像分割的方法。这种方法的原理图如下:
这种方法的关键技术是对图像进行有效的分割。因此本文把研究重点放在了对图像进行有效的分割上面。
2.4.4伪彩色图像处理技术的来源和应用
伪彩色图像处理技术发展历史较早，源于美工与纺织，最初是通过涂抹，凭色感经验对黑白图像着色。计算机图像处理技术发展以后，对黑白图像的数字化着色效率和着色质量大为提高，应用领域也越来越广。目前在国内外都是发展较快的一项图像处理技术，但缺乏对伪彩色图像增强质量评价的国际通用标准，没有可靠的客观数学量度，伪彩色图像增强的方法和手段有待于更深入地研究。
对图像进行伪彩色处理属于图像增强(Image Enhancement)方面的问题，在医学、遥感数字图像处理中受到广泛重视，主要目的是增强图像中的有用信息，扩大不同影像特征之间的差别，将感兴趣的特征有选择地突出，衰减不需要的特征，消除干扰和噪声，使图像更加清晰，转换为更适合于人或机器判读的形式，从而提高对图像的解译与分析能力。图像增强总是以对某一部分信息的强调和另一部分的损失为代价，不要求真实地反映原始图像，这一点和图像复原(Image Restoration)恰恰相反。
在图像处理中，为了提高计算处理速度，往往把各种图像转换为灰度图像，采用灰度图像进行操作。处理方法主要有以下三种：
最大值法：R=G=B=max(R，G，B) ，形成亮度很高的灰度图像。
平均值法：R=G=B=(R+G+B)/3 ，形成较柔和的灰度图像。
加权平均值法：R=G=B=(Rr+Gg+Bb)/3 ，其中 r 为红色权值，g 为绿色权值，b为蓝色权值。根据人眼对三色光的感知灵敏度不同，经实验和理论推导知 r=0.30，g=0.59，b=0.11 时得到最合理的灰度图像，这时 R=G=B=Vgrey=0.3R+0.59G+0.11B。
索引图像：也包括一个数据矩阵 I，一个颜色映像矩阵 map。其中 map 是一个m ×3的双精度浮点型数据矩阵，它的每个元素值都在[0，1]之间，每行代表红色、绿色、蓝色的颜色值，像素矩阵中的每个值作为索引值指向颜色表的对应行。图像像素矩阵是双精度类型
时，像素值 1 将指向调色板的第一行，数值 2 指向第二行；像素矩阵是 unit6 或unit16 无符号整数类型，则像素值 0 指向调色板的第一行，1 指向第二行。
本文研究的伪彩色方案不仅处理黑白灰度图像，而且还能处理彩色图像，对伪彩色处理对象有所扩展，主要是面向 24 位高灰度分辨率图像。所以这里不再区分假彩色与伪彩色，假彩色只是本文伪彩色处理的一个特例。
伪彩色处理技术不仅适用于航空摄影和遥感图片，也可以用于 X 光片及云图判读等方面，为了实时观察，多采用专用硬件设备。如美国 DIGICOL 电子观察仪 6010，日本PHOSDAC-700，1000，1200，国产 NST-1 密度分割伪彩色仪，能把不同灰度级的图像以 12 种彩色显示，并可求出某一彩色区域占全图的比例。数字图像伪彩色增强处理技。
术在科学应用中的许多领域发挥着越来越重要的作用。其主要应用领域如下：
物理、化学：晶体分析，谱分析
生物、医学：细胞分析，染色体分类，血球分类，X 光片分析，CT
环境保护：水质及大气污染调查
地质：资源勘探，地图绘制
农林：植被分布调查，农作物估产
海洋：鱼群探查水利：河流分布，水利及水害调查
气象：云图分析，灾害性监测等
通信：传真，电视，可视电话，图像通讯
工业：工业探伤，计算机视觉，自动控制，机器人
法律、公安：指纹识别，人像鉴定
交通：铁路选线，交通指挥，汽车识别
军事：侦察，成像制导，图像融合
宇航：星际探险照片处理等
文化：多媒体，动画特技
第三章伪彩色图像处理的方法和研究
3.1色彩基础
3.1.1 色度学
色度学是为了进行图像的彩色计量分析建立的学科，它是研究人眼彩色视觉的定性和定量规律及其应用的学科，其研究范围包括人眼觉察彩色的生理和心理现象、彩色的合成分解实验以及相应理论的建立。
事实上除自己能发光的物体（光源）具有一定的彩色称为光源色外，一般物体本身并不发光，而是在光源的照射下呈现彩色，称为物体色。物体色并不是物体本身的性质，物体呈现彩色是由于物体反射或透射了照射光谱的一部分而吸收了其余部分。
1854 年发表的格拉斯曼(H.Grassmann)定律，从视觉的角度认为颜色包含三个要素：色调（hue）、饱和度(saturation )、亮度(lightness Brightness or Intensity)，人眼对彩色的感知是色调、饱和度及亮度共同作用引起的视觉总效果。色调由可见光光谱中各成分的波长来度量，是彩色光的基本特征，人眼的彩色感知即是以到达人眼的各波长分量综合形成的，红色往往是红光附近一些波长分量的组合对人眼的综合效应，因此人眼感到的红色光可有不同组合，不是唯一的。非单波长连续光谱日光的白色可由红、橙、黄、绿、蓝、青、紫组成，也可由红、绿、蓝 3 种单色光形成，两种方案的彩色形成，对于人眼都是同一种感觉，即同样的彩色感觉可以由另外相应的光谱段组成，据此形成了图像处理中各种类型的彩色分析法。
色调和饱和度统称色度，以表明彩色光的波长分布及这种彩色光的深浅（白光量的多少）。亮度则指彩色光对人眼引起的光刺激强度，与光的能量有关，对应该彩色的明亮程度。下面是从色度学的研究得出的彩色匹配原理，色度学的定量计算符合此原理，彩色图像处理只是利用了这些结论。
1.任何颜色都可以用不多于 3 种的基色配成。
2．混合色的光亮度等于各分量亮度的叠加。
3．人眼不能分解混合彩色光的各个分量。
4．在某一亮度等级上的彩色匹配可适于较宽光度范围。
5．彩色相加定律：若彩色 c1 与彩色 c2 相匹配（同样彩色感觉），而彩色 c3 与彩色 c4 相匹配，那么 c1 与 c3 相混的彩色与 c2 和 c4 相混的颜色相匹配。
6．彩色相拆定律：当 c1、c2 混合色与 c3、c4 混合色相匹配时，若 c1 与 c3 相匹配，则 c2 与 c4 相匹配。
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粒子群优化算法及其参数设置 专业：信息与计算科学 学生： xx 指导教师：徐小平 摘要 粒子群优化是一种新兴的基于群体智能的启发式全局搜索算法，粒子群优化算法通过粒子间的竞争和协作以实现在复杂搜索空间中寻找全局最优点。它具有易理解、易实现、全局搜索能力强等特点，倍受科学与工程领域的广泛关注，已经成为发展最快的智能优化算法之一。论文介绍了粒子群优化算法的基本原理，分析了其特点。论文中围绕粒子群优化算法的原理、特点、参数设置与应用等方面进行全面综述，重点利用单因子方差分析方法，分析了粒群优化算法中的惯性权值，加速因子的设置对算法基本性能的影响，给出算法中的经验参数设置。最后对其未来的研究提出了一些建议及研究方向的展望。 关键词：粒子群优化算法；参数；方差分析；最优解 II
Particle swarm optimization algorithm and its parameter set Speciality: Information and Computing Science Student: Ren Kan Advisor: Xu Xiaoping Abstract Particle swarm optimization is an emerging global based on swarm intelligence heuristic search algorithm, particle swarm optimization algorithm competition and collaboration between particles to achieve in complex search space to find the global optimum. It has easy to understand, easy to achieve, the characteristics of strong global search ability, and has never wide field of science and engineering concern, has become the fastest growing one of the intelligent optimization algorithms. This paper introduces the particle swarm optimization basic principles, and analyzes its features. Paper around the particle swarm optimization principles, characteristics, parameters settings and applications to conduct a thorough review, focusing on a single factor analysis of variance, analysis of the particle swarm optimization algorithm in the inertia weight, acceleration factor setting the basic properties of the algorithm the impact of the experience of the algorithm given parameter setting. Finally, its future researched and prospects are proposed. Key word：Particle swarm optimization; Parameter; Variance analysis; Optimal solution III
第一章绪论 计算机图像处理在医学领域的应用越来越广泛，白细胞图像的自动判断就是其中的代表之一。它能有效地减少主观干扰，提高工作效率，减轻医生负担。近些年来，计算机硬件技术和光谱成像技术的飞速发展，使得成功研制开发出小型实用的基于多光谱的白细胞图像自动分类识别系统成为可能。 本文研究的主要目的在于对白细胞多光谱图像分割进行初步的探索研究，为系统中其后的白细胞能够准确地分类识别奠定基础。 本章简要阐述了基于多光谱的白细胞图像分割的应用背景和研究意义，回顾了国内外细胞图像分割和多光谱遥感图像分类的研究发展状况，并简要介绍了本论文的主要工作。 §1.1 概述 §1.1.1 白细胞检验 白细胞的光学显微镜检查是医院临床检验项目之一，特别是对各种血液病的诊断占有极其重要的地位。它的任务是观察或测定血液中的各种白细胞的总数、相对比值、形态等，用于判断有无疾病、疾病种类以及严重程度等，特别是对类似白血病这类血液病诊断具有更加重要的意义。 白细胞分类计数的传统方法是将血液制成涂片，染色后，临床医生在显微镜下用肉眼按照有关标准，如核的形状、细胞浆的量和颜色，细胞浆颗粒的大小和颜色，整个细胞形状、稀薄与细胞间的接触等，来观察和检查这样的细胞标本[1]。然而这项工作十分繁重，工作效率低，容易误判，且人工识别误差随检查人员而异。同时通过观察的细胞数目较少，从统计的角度看，因样本集较小而影响诊断结果的可靠性。 计算机图像处理与分析技术伴随着信息技术的不断进步在最近20年间得到了飞速的发展，已经迅速渗透到人类生活和社会发展的各个方面，这为智能化细胞分析仪代替人工方法提供了基础。因此，借助于现代计算机技术结合临床医生的实践经验，采用图像处理技术对图像进行处理，从而对细胞进行识别，对于医学科研与实践，以及临床诊断方面有着现实意义和非常广阔的前景。 目前已经制成的自动白细胞分析仪主要有两种类型： 一类是用组织化学染色法，通过连续流动的系统，以光电效应的方式分别数出单一细胞，并可同时报告白细胞总数、各类细胞的百分率和绝对值。因为该法不是由细胞形态学特点识别各类白细胞，所以不能目视观察白细胞形态，亦不能保留样本，对感染中毒细胞无法识别。 另一类是原型认定型，其工作原理模仿人“脑眼系统”[2]的智能识别过程，运用计算机图像处理和模式识别技术，将从显微镜与相机或摄像机得到的数字化图像进行自动处理分析和分类。与前一种类型的白细胞分类仪器相比，其主要优
毕业设计(论文)附件课题名称JPEG图像压缩算法研究和实现 学生姓名潘永 目录 1．毕业设计（论文）任务书………………………………… 2．毕业设计（论文）开题报告……………………………… 3．毕业设计（论文）进度考核表…………………………… 4．毕业设计（论文）评阅表………………………………… 2014年5月20日
毕业设计（论文）开题报告书 课题名称JPEG图像压缩算法研究和实现 学生姓名潘永 学号1041303024 系、年级专业信息工程系、10通信工程 指导教师周晓燕 2013年12 月13 日
一、课题的来源、目的、意义（包括应用前景）、国内外现状及水平 （1）课题来源： 随着现代信息社会对通信业务要求的不断增长，图像通信与通信网的容量的矛盾日益突出。特别是具有庞大数据的数字图像通信，更难以传输与存储，极大地制约了图像通信的发展，已成为图像通信发展的“瓶颈”问题。图像压缩编码的目的就是以尽量少的比特数表征图像，同时保持复原图像的质量，使它符合特定应用场合的要求。 （2）课题目的： 掌握图像压缩算法的基本原理，编程实现对图像的压缩。 （3）课题意义: 随着多媒体技术和通讯技术的不断发展,多媒体娱乐、信息高速公路等不断对信息数据的存储和传输提出了更高的要求,也给现有的有限带宽以严峻的考验,特别是具有庞大数据量的数字图像通信,更难以传输和存储,极大地制约了图像通信的发展,因此图像压缩技术受到了越来越多的关注。图像压缩的目的就是把原来较大的图像用尽量少的字节表示和传输,并且要求复原图像有较好的质量。利用图像压缩，可以减轻图像存储和传输的负担,使图像在网络上实现快速传输和实时处理。 （4）国内外现状及水平： 图像压缩编码技术可以追溯到1948年提出的电视信号数字，到今天已经有60年的历史了。Kunt提出了第一代数据压缩编码的概念，他把20世纪40年代中研究的以去除冗余为基础的编码方法称为第一代编码。直至五十年代和六十年代，图像压缩技术仅仅停留在预测编码法、亚采样以及内插复原等技术的研究上，而且还很不成熟。第二代数据压缩编码从20世纪90年代开始，设计出另一种更为精确，更能接近信息论中“熵”极限的编码法。第三代压缩编码技术主要从60年代至今，图像压缩技术的主要成果体现在小波编码、分形编码等。 为了解决JPEG压缩中存在的计算复杂和块效应的问题，近年来出现了很多新的压缩编码方法，如使用人工神经元网络的压缩编码算法：分形、小波、基于对象的压缩编码算法、基于模型的压缩编码算法等。 从国际数据压缩技术的发展尤其是MPEG的发展可以看出，基于内容的图像压缩编码方法是编码的发展趋势。它不仅能满足进一步获得更大的图像压缩比的要求，而且能够实现人机对话的功能。小波图像压缩和分形图像压缩是当前研究的热点，但二者也有各自的缺点。总之，图像压缩是一个非常有发展前途的研究领域，这一领域的突破对于我们的信息生活和通信事业的发展具有深远的影响。
电子科技大学 数字图像处理课程设计 课题名称数字图像处理 院（系）通信与信息工程学院 专业通信工程 姓名 学号 起讫日期 指导教师
2015年12月15日 目录 摘要： (03) 课题一：图像的灰度级分辨率调整 (04) 课题二：噪声的叠加与频域低通滤波器应用 (06) 课题三：顶帽变换在图像阴影校正方面的应用 (13) 课题四：利用Hough变换检测图像中的直线 (15) 课题五：图像的阈值分割操作及区域属性 (20) 课题六：基于MATLAB?的GUI程序设计 (23)
结束语： (36) 参考文献： (37)
基于MATLAB?的数字图像处理课题设计 摘要 本文首先对数字图像处理的相关定义、概念、算法与常用变换进行了介绍；并通过七个课题实例，借助MATLAB?的图像处理工具箱（Computer Vision System Toolbox）对这些案例逐一实现，包括图像的灰度值调整、图像噪声的叠加、频域低通滤波器、阈值分割、Hough变换等，常用的图像变化与处理；然后通过MATLAB?的GUI程序设计，对部分功能进行模块化整合，设计出了数字图像处理的简易软件；最后给出了软件的帮助文件以及该简易程序的系统结构和m代码。 关键词：灰度值调整噪声图像变换 MATLAB? GUI设计
课题一：图像的灰度级分辨率调整 设计要求： 128,64,32,16,8,4,2，并在同一个figure窗将图像的灰度级分辨率调整至{} 口上将它们显示出来。 设计思路： 灰度级分辨率又称色阶，是指图像中可分辨的灰度级的数目，它与存储灰度级别所使用的数据类型有关。由于灰度级度量的是投射到传感器上的光辐射值的强度，所以灰度级分辨率又称为辐射计量分辨率。随着图像灰度级分辨率的的逐渐降低，图像中所包含的颜色数目将变得越来越少，从而在颜色维度造成图像信息量的退化。 MATLAB?提供了histeq函数用于图像灰度值的改变，调用格式如下： J = histeq(I,n) 其中J为变换后的图像，I为输入图像，n为变换的灰度值。依次改变n的值为 128、64、32、16、8、4、2 就可以得到灰度值分辨率为128、64、32、16、8、4、2 的输出图像。利用MATLAB?的subplot命令可以将不同灰度的图像放在同一个figure中方便对比。 课题实现： 该思路的MATLAB?源代码如下： in_photo=imread('lena.bmp'); %读入图片“lena.bmp”，位置在matlab当前工作区路径下D:\TempProject\Matlab\Works for i = [128,64,32,16,8,4,2] syms(['out_photo',num2str(i)]); %利用for循环定义7个变量，作为不同灰度值分辨率的输出变量 eval(['out_photo',num2str(i), '=histeq(in_photo,i)',';']); %histeq函数用于改变图像灰度值，用eval函数给变量循环赋值
毕业设计说明书基于ARM的嵌入式数字图像处理系统 设计 学生姓名：张占龙学号： 0905034314 学院：信息与通信工程学院 专业：测控技术与仪器 指导教师：张志杰 2013年 6月
摘要 简述了数字图像处理的应用以及一些基本原理。使用S3C2440处理器芯片，linux内核来构建一个简易的嵌入式图像处理系统。该系统使用u-boot作为启动引导程序来引导linux内核以及加载跟文件系统，其中linux内核与跟文件系统均采用菜单配置方式来进行相应配置。应用界面使用QT制作，系统主要实现了一些简单的图像处理功能，比如灰度话、增强、边缘检测等。整个程序是基于C++编写的，因此有些图像变换的算法可能并不是最优化的，但基本可以满足要求。在此基础上还会对系统进行不断地完善。 关键词：linnux 嵌入式图像处理边缘检测 Abstract This paper expounds the application of digital image processing and some basic principles. The use of S3C2440 processor chip, the Linux kernel to construct a simple embedded image processing system. The system uses u-boot as the bootloader to boot the Linux kernel and loaded with file system, Linux kernel and file system are used to menu configuration to make corresponding configuration. The application interface is made using QT, system is mainly to achieve some simple image processing functions, such as gray, enhancement, edge detection. The whole procedure is prepared based on the C++, so some image transform algorithm may not be optimal, but it can meet the basic requirements. On this basis, but also on the system constantly improve. Keywords:linux embedded system image processing edge detection
形态学运算：基本思想是具用一定结构形状的结构元素去度量和提取图像中的对应形状以达到对图像分析和识别的目的。 腐蚀运算：将结构元素中心遍历整个图像，当图像完全包含结构元素时的中心点的轨迹即为腐蚀后的图像，图像变细。腐蚀运算可用于滤波，选择适当大小和形状的结构元素，可以滤除掉所有不能完全包含结构元素的噪声点。当然利用腐蚀滤除噪声有一个缺点，即在去除噪声的同时，对图像中前景物体形状也会有影响，但当我们只关心物体的位置或者个数时，则影响不大。 膨胀运算：将结构元素中心遍历整个图像边缘，中心点的轨迹即为腐蚀后的图像，图像整体变粗。通常用于将图像原本断裂开来的同一物体桥接起来，对图像进行二值化之后，很容易是一个连通的物体断裂为两个部分，而这会给后续的图像分析造成干扰,此时就可借助膨胀桥接断裂的缝隙。 开运算：先腐蚀后膨胀，可以使图像的轮廓变得光滑，还能使狭窄的连接断开和消除细毛刺；但与腐蚀运算不同的是，图像大的轮廓并没有发生整体的收缩，物体位置也没有发生任何变化。可以去除比结构元素更小的明亮细节，同时保持所有灰度级和较大亮区特性相对不变，可用于补偿不均匀的背景亮度。与腐蚀运算相比，开运算在过滤噪声的同时，并没有对物体的形状轮廓造成明显的影响，但是如果我们只关心物体的位置或者个数时，物体形状的改变不会给我们带来困扰，此时腐蚀滤波具有处理速度上的优势。 闭运算：先膨胀后腐蚀，可以去除比结构元素更小的暗色细节。开闭运算经常组合起来平滑图像并去除噪声。可使轮廓变的平滑，它通常能弥合狭窄的间断，填补小的孔洞。腐蚀运算刚好和开运算相反，膨胀运算刚好和闭运算相反，开闭运算也是对偶的，然而与腐蚀、膨胀不同的是，对于某图像多次应用开或闭运算的效果相同。 击中击不中运算：先由结构元素腐蚀原图像，再将结构元素取反去腐蚀原图像的取反图，最后将两幅处理后的图像取交。主要用于图像中某些特定形状的精确定位。 顶帽变换：原图像减去开运算以后的图像。当图像的背景颜色不均匀时，使用阈值二值化会造成目标轮廓的边缘缺失，此时可用开运算（结构元素小于目标轮廓）对整个图像背景进行合理估计，再用原图像减去开运算以后的图像就会是整个图像的灰度均匀，二值化后的图像不会有缺失。 Sobel算子： Prewitt算子： LOG算子： Canny算子：力图在抗噪声干扰和精确定位之间尊求折中方案，主要步骤如下所示： 1、用高斯滤波器平滑图像； 2、用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向； 3、对梯度幅值进行非极大值抑制； 4、用双阈值算法检测和连接边缘。 Hough变换： 边缘检测：
中北大学 课程设计说明书 学生姓名：梁一才学号：10050644X30 学院：信息商务学院 专业：电子信息工程 题目：信息处理综合实践: 图像分割算法研究与实现 指导教师：陈平职称: 副教授 2013 年 12 月 15 日
中北大学 课程设计任务书 13/14 学年第一学期 学院：信息商务学院 专业：电子信息工程 学生姓名：焦晶晶学号：10050644X07 学生姓名：郑晓峰学号：10050644X22 学生姓名：梁一才学号：10050644X30 课程设计题目：信息处理综合实践: 图像分割算法研究与实现 起迄日期：2013年12月16日～2013年12月27日课程设计地点：电子信息科学与技术专业实验室指导教师：陈平 系主任：王浩全 下达任务书日期: 2013 年12月15 日
课程设计任务书 1．设计目的： 1、通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力； 2、掌握Matlab使用方法，能熟练运用该软件设计并完成相应的信息处理； 3、通过图像处理实践的课程设计，掌握设计图像处理软件系统的思维方法和基本开发过程。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： (1)编程实现分水岭算法的图像分割； (2)编程实现区域分裂合并法； (3)对比分析两种分割算法的分割效果； (4)要求每位学生进行查阅相关资料，并写出自己的报告。注意每个学生的报告要有所侧重，写出自己所做的内容。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： 每个同学独立完成自己的任务，每人写一份设计报告，在课程设计论文中写明自己设计的部分，给出设计结果。
毕业设计（论文） 课题名称基于MATLAB的图像压缩感知 算法的实现 系：电气工程系 专业：电子信息工程 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
数字图像课程设计简单数字图像处理系统 function varargout = untitled(varargin) % Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_Singleton = 1; gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @untitled_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @untitled_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1}) = str2func(varargin{1}); end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end % End initialization code - DO NOT EDIT % --- Executes just before untitled is made visible. function untitled_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) %界面初始化函数 setappdata,'I',0); % This function has no output args, see OutputFcn. % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % varargin command line arguments to untitled (see VARARGIN) % Choose default command line output for untitled = hObject;
基于matlab的数字图像增强算法研究与实现 摘要图像在获取和传输过程中，会受到各种噪声的干扰，使图像退化质量下降，对分析图像不利。图像的平滑或去噪一直是数字图像处理技术中的一项重要工作。为此，论述了在空间域中的各种数字图像平滑技术方法。 关键字：数字图像；图像增强；平滑处理
目录 第一章、概述 2 1.1 图像平滑意义 2 1.2图像平滑应用 2 1.3噪声模 型 (3) 第二章 、图像平滑方法 5 2.1 空域低通滤波 5 2.1.1 均值滤波器 6 2.1.2 中值滤波器 6 2.2 频域低通滤波 7 第三章、图像平滑处理与调试 9 3.1 模拟噪声图像 9 3.2均值滤波法 11 3.3 中值滤波法 14 3.4 频域低通滤波法 17 第四章、总结与体会 19 参考文献 20 第一章、概述 1.1图像平滑意义 图像平滑（S m o o t h i n g）的主要目的是减少图像噪声。图像噪声来自于多方面，有来自于系统外部的干扰（如电磁波或经
电源窜进系统内部的外部噪声），也有来自于系统内部的干扰（如摄像机的热噪声，电器机械运动而产生的抖动噪声内部噪声）。实际获得的图像都因受到干扰而有噪声，噪声产生的原因决定了噪声分布的特性及与图像信号的关系。减少噪声的方法可以在空间域或在频率域处理。在空间域中进行时，基本方法就是求像素的平均值或中值；在频域中则运用低通滤波技术。 图像中的噪声往往是和信号交织在一起的，尤其是乘性噪声，如果平滑不当，就会使图像本身的细节如边缘轮廓，线条等模糊不清，从而使图像降质。图像平滑总是要以一定的细节模糊为代价的，因此如何尽量平滑掉图像的噪声，又尽量保持图像的细节，是图像平滑研究的主要问题之一。 1.2图像平滑应用 图像平滑主要是为了消除被污染图像中的噪声,这是遥感图像处理研究的最基本内容之一,被广泛应用于图像显示、传 输、分析、动画制作、媒体合成等多个方面。该技术是出于人类视觉系统的生理接受特点而设计的一种改善图像质量的方法。处理对象是在图像生成、传输、处理、显示等过程中受到多种因素扰动形成的加噪图像。在图像处理体系中,图像平滑是图像复原技术针对“一幅图像中唯一存在的退化是噪声”时的特例。 1.3噪声模型 1.3.1噪声来源 一幅图像可能会受到各种噪声的干扰，而数字图像的实质就是光电信息，因此图像噪声主要可能来源于以下几个方面：光电传感器噪声、大气层电磁暴、闪电等引起的强脉冲干扰、
1．阈值分割方法 阈值分割方法的历史可追溯到近40年前，现已提出了大量算法，对灰度图像的取阈值分割就是先确定一个处于图像灰度取值范闱之中的灰度阈值，然后将图像中各个象素的灰度值都与这个阈值相比较，并根据比较结果将对应的像素分为两类。这两类像素一般分属图像的两类区域，从而达到分割的目的。从该方法中可以看出，确定一个最优阈值是分割的关键。现有的大部分算法都是集中在阈值确定的研究上。阈值分割方法根据图像木身的特点，可分为单阈值分割方法和多阈值分割方法;也可分为基于像素值的阈值分割方法、基于区域性质的阈值分割方法和基于坐标位罝的阈值分割方法。若根据分割算法所有的特征或准则，还可以分为直方图与直方图变换法、最大类空间方差法、最小误差法与均匀化误差法、共生矩阵法、最大熵法、简单统计法与局部特性法、概率松弛法、模糊集法、特征空间聚类法、基于过渡区的阈值选取法等。 目前提出了许多新方法，如严学强等人提出了基于量化直方图的最大熵阈值处理算法，将直方图量化后采用最大熵阈值处理算法，使计算量大大减小。薛贵浩、帝毓晋等人提出基于最大类间后验交叉熵的阈值化分割算法，从目标和背景的类间差异性出发，利用贝叶斯公式估计像素属于目标和背景两类区域的后验概率，再搜索这两类区域后验概率之间的最大交叉熵。这种方法结合了基于最小交叉熵以及基于传统香农熵的阈值化算法的特点和分割性能，取得很好的通用性和有效性，该算法也容易实现二维推广,即采用二维统计量(如散射图或共生矩阵)取代直方图,以提高分割的准确性。俞勇等人提出的基于最小能量的图像分割方法，运用了能量直方图来选取分割阈值。任明武等人提出的一种基于边缘模式的直方图构造新方法，使分割阈值受噪声和边缘的影响减少到最小。程杰提出的一种基于直方图的分割方法，该方法对Ostu准则的内在缺陷进行了改进,并运用对直方图的预处理及轮廓追踪，找出了最佳分割阈值。此方法对红外图像有很强的针对性。付忠良提出的基于图像差距度量的阈值选取方法，多次导出Ostu方法，得到了几种与Ostu类似的简单计算公式，使该方法特别适合需自动产生阈值的实时图像分析系统。华长发等人提出了一种基于二维熵阈值的图像分割快速算法，使传统二维阈值方法的复杂度从0(W2 S2)降至0(W2/3 S2/3)。赵雪松等人提出的综合全局二值化与边缘检测的图像方法，将全局二值化与边缘检测有效的结合起来，从而达到对信封图分割的理想效果。靳宏磊等人提出的二维灰度直方图的最佳分割方法，找到了一条最佳分割曲线，使该算法得到的分割效果明显优于一维直方图阈值方法。乐宁等人根据过渡区内象素点具有的邻域方向性特点，引入了基于一元线性回归处理的局部区域随机波动消除方法，将图像过渡区算法进行了改进。模糊技术及其日趋成熟的应用也正适应了大部分图像边缘模糊而难以分析的现状，赵初和王纯提出的模糊边缘检测方法能有效地将物体从背景中分离出来，并已在模式识别中的图像预处理和医学图像处理中获得了良好的应用。金立左、夏良正等提出图像分割的自适应模糊阈值法，利用目标一背景对比度自动选取窗宽的方法，并给出了根据目标与摄像机间的相对距离估计目标--背景对比度的算法，克服隶属函数的分布特性及其窗宽对阈值选取的不良影响。其应用于智能电视跟踪系统，对不同对比度和不同距离的海面舰船图像进行阈值分割，有较强的场景适应能力。王培珍、杜培明等人提出了一种用于多阈值图像自动分割的混合遗传算法，针对Papamarkes等提出爬山法的多阈值分割和Olivo提出子波变换的方法只对明显峰值有效而对不明显的峰值无效的缺点，以及结合模糊C-均值算法和遗传算法的两大显著特点而改进的算法，这种分割方法能够快速正
本科毕业设计论文 题目:基于DCT变换的图像压缩技术的研究 专业名称： 学生姓名： 指导教师： 毕业时间：
毕业 一、题目 基于DCT变换的图像压缩技术的研究 二、指导思想和目的要求 指导思想：图像信息给人们以直观、生动的形象，成为人们获取外部信息的重要途径。然而数字图像具有极大的数据量。在目前的计算机系统条件下，若图像信息不经过压缩，则会占用信道，传输速率变慢，而且传输成本变得昂贵，这对图像的储存、传输及使用都非常不利，同时也阻碍了人们对图像的有效获取和使用。因此，图像压缩技术的重要性也越来越高，在学习、生产、生活等方面的作用也越来越显著，对图像进行压缩成为图像研究领域的重要课题。 目的要求：基于DCT变换的图像压缩技术，首先介绍图像压缩的基本原理及方法，然后了解离散余弦变换的性质以及JPEG图像压缩算法，最后从DCT 变换、量化以及熵编码三个过程进行详细论述，利用MATLAB仿真软件实现基于DCT变换的图像压缩，去除冗余数据，节约文件所占的码字，降低原始图像数据量，解决图像数据量巨大的问题，以达到对图像进行压缩的目的。 三、主要技术指标 图像的质量评价方法主要有两种：一种是主观评价，另一种是客观评价。主观评价直接反映人眼的视觉感受，主要从亮度、色调、饱和度和细节分辨等方面入手，但因观察者个体差异、人力成本较高等原因而存在许多不足之处。通常客观评价的方法应用更广泛。常用的客观评价方法和标准有压缩比（CR）和峰值信噪比（PSNR）两种。再根据不同的量化系数得到不同的压缩比和峰值信噪比。 x,和标准图像f0()y x,的大小是M?N,常用客观评价指标定设待评价图像f()y 义如下: x,/f0()y x,不同的量化系数压缩比也不同（量化系数分压缩比：r=f()y
使用遗传算法求解函数最大值 题目 使用遗传算法求解函数 在及y的最大值。 解答 算法 使用遗传算法进行求解，篇末所附源代码中带有算法的详细注释。算法中涉及不同的参数，参数的取值需要根据实际情况进行设定，下面运行时将给出不同参数的结果对比。 定义整体算法的结束条件为，当种群进化次数达到maxGeneration时停止，此时种群中的最优解即作为算法的最终输出。 设种群规模为N，首先是随机产生N个个体，实验中定义了类型Chromosome表示一个个体，并且在默认构造函数中即进行了随机的操作。 然后程序进行若干次的迭代，在每次迭代过程中，进行选择、交叉及变异三个操作。 一选择操作 首先计算当前每个个体的适应度函数值，这里的适应度函数即为所要求的优化函数，然后归一化求得每个个体选中的概率，然后用轮盘赌的方法以允许重复的方式选择选择N个个体，即为选择之后的群体。
但实验时发现结果不好，经过仔细研究之后发现，这里在x、y取某些值的时候，目标函数计算出来的适应值可能会出现负值，这时如果按照把每个个体的适应值除以适应值的总和的进行归一化的话会出现问题，因为个体可能出现负值，总和也可能出现负值，如果归一化的时候除以了一个负值，选择时就会选择一些不良的个体，对实验结果造成影响。对于这个问题，我把适应度函数定为目标函数的函数值加一个正数，保证得到的适应值为正数，然后再进行一般的归一化和选择的操作。实验结果表明，之前的实验结果很不稳定，修正后的结果比较稳定，趋于最大值。 二交叉操作 首先是根据交叉概率probCross选择要交叉的个体进行交叉。
这里根据交叉参数crossnum进行多点交叉，首先随机生成交叉点位置，允许交叉点重合，两个重合的交叉点效果互相抵消，相当于没有交叉点，然后根据交叉点进行交叉操作，得到新的个体。 三变异操作 首先是根据变异概率probMutation选择要变异的个体。 变异时先随机生成变异的位置，然后把改位的01值翻转。
数字图像处理系统论文
毕业设计说明书基于ARM的嵌入式数字图像处理系统 设计 学生姓名：张占龙学号： 0905034314 学院：信息与通信工程学院 专业：测控技术与仪器 指导教师：张志杰 2013年 6月
摘要 简述了数字图像处理的应用以及一些基本原理。使用S3C2440处理器芯片，linux内核来构建一个简易的嵌入式图像处理系统。该系统使用u-boot作为启动引导程序来引导linux内核以及加载跟文件系统，其中linux内核与跟文件系统均采用菜单配置方式来进行相应配置。应用界面使用QT制作，系统主要实现了一些简单的图像处理功能，比如灰度话、增强、边缘检测等。整个程序是基于C++编写的，因此有些图像变换的算法可能并不是最优化的，但基本可以满足要求。在此基础上还会对系统进行不断地完善。 关键词：linnux 嵌入式图像处理边缘检测 Abstract This paper expounds the application of digital image processing and some basic principles. The use of S3C2440 processor chip, the Linux kernel to construct a simple embedded image processing system. The system uses u-boot as the bootloader to boot the Linux kernel and loaded with file system, Linux kernel and file system are used to menu configuration to make corresponding configuration. The application interface is made using QT, system is mainly to achieve some simple image processing functions, such as gray, enhancement, edge detection. The whole procedure is prepared based on the C++, so some image transform algorithm may not be optimal, but it can meet the basic requirements. On this basis, but also on the system constantly improve. Keywords:linux embedded system image processing edge detection
成绩评定表学生姓名班级学号 专业电子信息工 程课程设计题目彩色图像分割程序设 计——RGB模型 评 语 组长签字： 成绩 日期201年月日
课程设计任务书 学院信息科学与工程专业电子信息工程 学生姓名班级学号 课程设计题目彩色图像分割程序设计——RGB模型 实践教学要求与任务： 本次课程设计中，主要任务是实现基于RGB模型的彩色图像分割的程序设计，对给定的彩色图像的颜色，使用RGB颜色模型，来对其进处理。 并且设计MATLAB程序，使其能完成输入图像便自动使用RGB 模型来进行图像分割。 工作计划与进度安排： 第一阶段（1-2天）：熟悉matlab编程环境，查阅相关资料； 第二阶段（2-3天）：算法设计； 第三阶段（2-3天）：编码与调试； 第四阶段（1-2天）：实验与分析； 第五阶段（1-2天）：编写文档。 指导教师： 201年月日专业负责人： 201年月日 学院教学副院长： 201年月日
Matlab是当今最优秀的科技应用软件之一，它一强大的科学计算与可视化功能，简单易用，开放式可扩展环境，特别是所附带的30多种面向不同领域工具箱支持，使得它在许多科学领域中成为计算机辅助设计与分析，算法研究和应用开发的基本工具盒首选平台在图像处理中，Matlab也得到了广泛的应用，例如图像变换，设计FIR滤波器，图像增强，四叉树分解，边缘检测，小波分析等等。不同的颜色空间在描述图像的颜色时侧重点不同。如RGB（红、绿、蓝三原色）颜色空间适用于彩色监视器和彩色摄象机，HSI（色调、饱和度、亮度）更符合人描述和解释颜色的方式（或称为HSV，色调、饱和度、亮度），CMY（青、深红、黄）、CMYK（青、深红、黄、黑）主要针对彩色打印机、复印机等，YIQ （亮度、色差、色差）是用于NTSC规定的电视系统格式，YUV（亮度、色差、色差）是用于PAL规定的电视系统格式，YCbCr（亮度单一要素、蓝色与参考值的差值、红色与参考值的差值）在数字影像中广泛应用。 彩色图像的处理有时需要将图像数据在不同的颜色空间中表示，因此，图像的颜色空间之间的转换成为一项有意义的工作。其中RGB在颜色空间转换中其关键作用，是各个空间转换的桥梁。Matlab中的颜色空间转换只涉及到了RGB、HSV、YCbCr、YIQ等，没有包含lαβ和其它颜色空间的转换。 关键字：Matlab；图像处理；RGB