数字图像修复算法的研究
目录
引言 3 1数字图像修复的概况 (6)
1.1图像修复的研究背景与意义 (6)
1.2图像修复算法的国内外研究现状 (8)
2图像修复理论 (12)
2.1认知心理学格式塔理论与图像修复 (12)
2.2图像修复的三大原则 (14)
2.3图像修复效果的评判标准 (15)
3 经典算法介绍 (17)
3.1基于SOM网络的图像修复 (17)
3.2基于纹理合成的图像修复 (22)
4基于TV模型的数字图像修复 (31)
4.1TV修复模型的介绍 (31)
4.2 TV修复模型的基本原理 (33)
4.3 TV修复模型算法的数值实现 (36)
4.4实验结果与分析 (40)
结论 (47)
致谢 (48)
参考文献 (50)
附录1 源程序清单 (52)
摘要
对图像的损坏或缺失区域进行修复在数字图像处理领域是一个重要课题。同样在信号处理、计算机视觉和计算机图形学也是一个热点问题，主要任务是让计算机自动按照人眼视觉特点，根据图像破损区周边的信息来修复指定的破损区。
数字图像修复是对图像中信息缺损的区域进行的修复，其主要目标是修复有信息缺失的部分，并使人们没有办法发觉图像曾经破损或者已经被修复。在该领域的研究，国外的发展要比国内的发展好的非常多。为了提高受损数字图像的修复质量，将整体变分模型用在图像修复中。本文阐述了全变分修复模型的原理数的实现算法。基于Matlab编程软件对修复过程仿真的实现，克服了直接求出偏微分方程的难题。仿真实验结果证明，这种算法收敛快、修复图像的视觉质量也非常好，特别适合线状裂痕的图像修复。随着迭代次数的增长，被修补区域贴近原图的质量，当破损区域较小而且受损区域灰度梯度不大的时侯，不会出现明显的修复痕迹。
关键词：
破损图像；全变分；算法收敛；数字图像修复；偏微分方程
Abstract
Reconstruction of missing or damaged regions of images, known as inpainting or retouching is a very important topic in image processing and a hot spot in signal processing, computer vision and computer praphics. Its main work is to make a computer automatically inpaint appointed damaged region in a digital image according to the information of the regions around the damaged regions and characteristics of human vision.
Image restoration is to repair the damaged area of the image, its main task is to repair the part of information deletion, and make people have no way to find the damaged images have been repaired. In the field of research, the development of foreign is better than the development of the domestic. In order to improve the inpainting quality of the damaged image, the TV model is used for image restoration. TV model are introduced in this algorithm, and the application of model. The TV model theory, structure and numerical algorithm are introduced. The process of repairing is programmed based on matlab software, overcomes the problem of partial differential equations directly. Simulation experiment results show that this algorithm converges fast, the repair quality is very good, especially suitable for image restoration of the linear cracks. As the growth of the number of iterations, the repaired area is close to the original image quality, when the damaged area is small and the damaged area is small and the damage area gray gradient is not big, it cannot appear obvious trace.
Keywords：
damaged image；total variation；algorithm convergence；digital image inpainting；partial differential equation.
引言
随着Internet的讯速发展，信息爆炸式增加，信息负荷问题变的越来越厉害。信息的更新速率也变得越来越高了，在大量而又广泛的信息里要想查找信息就难如登天。那是因为搜索引擎的顺势的原因，却能够在很大程度上适应搜索信息的需求。伴着Internet的搜索引擎的日趋庞大和深入的发展，进一步突显出大量信息和日益增长的所需信息能力的矛盾。所以，怎样从中获取一定的内容知识和信息成为难以解决的一种困扰。对于互联网时代大量杂乱的信息，文本挖掘技术对于深层次综合利用信息和智能高效地处理有着非常重要的作用。国际有很多的国家得到文本挖掘技术，来期待对“堆积如山”的信息进行大量的过滤，开发和利用，提取发现有价值的知识。为了可以长久的保存珍贵的文物图画、老旧照片和难得的电影视频等，一般都会采用计算机扫描技术把它的信息储存到计算机中，但是这样的过程中，不可避免把折痕、污点或者划痕等情况一起带到图像中来，所以为了确保获得的图像信息的视觉效果，要求将破损的数字图像修复完整。在计算机视觉领域和计算机图形学等领域数字图像修复技术现在发展成为一个研究热点，并在医要、工业、影像等领域获得了愈来愈广泛的应用。数字图像修复技术理所应当地成为一个好的选择。因为它不仅可以反复修理，直到用户满意的数码图像的视觉效果，而且没有损害原始图像的风险。
图像修复是图像处理的一个重要组成环节,主要是使用某种方法来修复图像的划痕和缺陷,或将指定的对象从图像和文本中删除，以达到预期的目
的。经过计算机应用一定的算法对图形图像进行处理的技术把它叫做数字图像。数字图像的处理是讨论“图像信息的变换、显示、选取、传送、储存、综合与理解”的一门新兴的学科。按照不同的抽象程度，图像的处理又可以分作以下几个阶段：图像分析、图像的理解和狭义图像的处理。图像中缺失或者破坏的部分根据图像修复技术[1]，通过没有被破损的图像信息，按照特定的规则填补，使填补后的图像接近或达到原始图像的良好视觉效果。破损的珍贵作品要经过图像修复有效的数字化，并除去图像中的文字或者其他不期望的对象；也可以用于视频的点播，改善网络中取舍或者破损的视频信息的视觉效果。
图像修复使用一些特定的算法主要针对产生划痕和缺陷破碎的图像进行修复,或者从图像中删除文字和制定对象的方法，以达到特定的目的。数字图像修复是一种新兴技术，伴着计算机硬件的快速发展，数字图像的及时处理已成为可能，随着数字图像修复的多种算法的出现，使得其处理越来越便捷，能更好的被使用。数字图像处理技术到目前为止已经在各个领域上都有了比较普遍的应用。图像处理的信息量非常大，要求处理速度也比较高。MATLAB 强大的图形展示和运算功能，使图像被处理得更加的简单和直观。
本文主要介绍了TV模型对数字图像修复的贡献，TV模型的算法[2]和运行方法，为了实现该功能主要使用MATLAB软件。MathWorks公司推出的MATLAB 软件是学习数理知识的好帮手。应用MATLAB友好的界面和丰富、实用、高效的指令及模块，能够使人很快地认识、理解图像处理的相关概念，逐渐的掌握图像信号处理的基本方法，进而能够解决相关的工程和科研中的问题。MATLAB是一款主要用来数值计算和图像处理的软件工具。由于采用了矩阵的
方式来存储数据，所以在图像处理领域才能发挥速度快，效率高等优点。它拥有许多功能强大的工具箱，用户能够借助这种工具箱很方便的进行处理工作和图像分析。另外，和其它软件相比， MATLAB不仅有对于图像处理的针对性，而且还有代码简洁的特点。正是因为上述情况，本文的算法用MATLAB来实现，并且能取得不错的效果。
1数字图像修复的概况
1.1图像修复的研究背景与意义
今天世界日益数字化，很多珍贵经典电影、文物图画、档案照片或图片等，可以通过扫描技术存储到计算机中，来便于长期保存。但是或多或少有折痕、划痕、污渍等，假如手工修补就要求靠专业人士，势必耗费很多的人力物力和财力。面临这种的情况下，自动的图像修复技术就是一个较理想的选择。自动图像修复技术可以不断的修改直到达到满意的视觉效果，这样的修复方式不会对原有作品造成毁坏的风险。有的图像和拍摄电影的影片，需要删除图像和胶片中多余的文字和特定事物等，一般图像中损失的部分会用背景相似部分去填充修复，这也是图像修复的重要课题。数字图像修复最早发源于欧洲文艺复兴时期是一项非常古老的艺术。在图像处理中图像修复技术是一个重要的组成部分。当时，为了弥补美术作品中缺失或被损坏的现象，保持作品的整体质量。因为人类拥有丰富的想象力，所以运用各种手段来填补裂缝、划痕，尽量恢复作品原貌。那个时期的处理对象还不是数字图像，没有备份，没有撤销，完全是在原作实体上进行手工操作，因此才要求由经验丰富的专业技术人员来修复，而且因为处理过程的不可逆性，使得少量的疏漏都会让珍贵的艺术瑰宝得到深程度的损坏，因为技术限制了这种处理方式，所以具有相当高的风险。图像修复是根据图像中损坏或遗失的部分，采用未破损区域的信息，根据特定的修复方法对破损的部分进行修复，来达到满意的视觉效果。这是一项古老的艺术，一系列手工技术组成了原始的图像修复，用来对图像做出让人轻易不能察觉的修复。早在文艺复兴时期，对于
很多受损的中世纪珍贵的艺术品，手工修复艺术家就是经过观察艺术品的原始风格和寓意，依据主观判断进行修复裂缝，恢复画面的完整性，这种工作叫做修补或润饰。这种最古老的图像修补方法完全采用人工修复的办法，由修补人员手工完成，一个人的经验和熟练程度决定能否完善的修复图像，存在主观、费时、低效、不可恢复、高风险等缺点。数字图像修复技术是现代计算机图形学和机器学中非常重要的一个研究热点，在虚拟现实、文物的保护、影视制作、特定对象方向移除、视频错误隐藏修改、超分辨率分析图像、图像压缩等领域具有很大的应用价值。 20 世纪 60 年代，伴随着电子技术、计算机技术的快速发展，数字图像处理的技术得到快速发展。20 世纪后期，有不少人开始尝试采用计算机来自动完成图像修复，这种人和机械共同合作的工作，与手工修补方法相比，自由度更大，它不要求对原来的作品进行不可重复的处理，因此不存在风险、并且安全可靠，具有较高的实用价值。为了保证图像信息的完整性，要求对这些受损图像进行补充修复。目前，虽然也出现如photoshop、光影魔术手等处理软件，但这样的软件工作起来机械，处理范围小，只对几何位置、图片尺寸、色彩平衡等多项功能进行调整及添加特效，却不能进行修补。随着数字技术的不断发展和进步，数字图像修复技术不断成熟，这种技术被应用到数码摄像机、扫描仪、可收发图像的移动电话、数码相机以及数字电视等数字产品中存在大量的应用。主要的应用有：对原来图片就有划痕或有损坏的图片扫描后得到的图像，为了某些确定的目的来删除数字图像上的目标或文字后留下的图像空白区。在数字图像的压缩、处理、传输、获取、和解压缩过程中，修补因信息丢失而所留下的信息缺损区等。数字图像处理中的一项新兴而重要的课题就是图像修复技术，在图像
处理中的很多领域将具有更加深刻的意义，待到算法成熟，一定会植入到图像处理软件中。一般图像修复技术主要被运用于以下几个方面[3]：
(1) 为了特定目的移走图像中的对象。为了图像更容易的理解，通常需要把图像中的文字等障碍删除，使得图像更加清楚明了，更便于进一步的处理。此外，由于政治、军事等目的要求将图像中的部分文字、部分图像进行隐藏。
(2) 在视频领域，能够通过图像修复技术消除照片中的红眼现象。全景图像在不连续拍摄的数张照片在拼接，可使用图像修复技术修补相邻照片的一样部分。
(3) 修复破损的珍贵美术作品、老照片、影视资料等。
(4) 影视特技的制作。在电影视频作品的制作过程中，有时要将一些多余的目标移走以达到特定的视觉效果，这在文化传播、影视创作等方面发挥着举足轻重的作用。
由此可知，图像修复在科技研究和日常生活中都发挥着十分重要的作用，并且随着计算机硬件和软件技术的发展，其应用的范围也将越来越广泛，对质量的需求越来越高。因此越来越多的科学研究者非常关注图像修复技术的研究，更加高科技的图像修复技术的研究具有十分重要的意义。
1.2图像修复算法的国内外研究现状
图像复原问题包括图像恢复和图像修复。图像恢复一般研究图像的反模糊、去噪以及盲恢复等。图像修复问题以及修复技术都具有一定的类似性，可是在实质上却具有非常大的区别。在获取图像的过程中，由于运动、噪声、模糊、抖动和对焦等原因降低了图像的效果。通常图像恢复问题是经过先建
立退化模型，再采用逆退化的办法来处理相似的问题。有些退化图像也都在一定程度上含有图像的真实信息，可以为修复过程提供重要的信息，不然，逆过程根本没有办法实现。在一些情况下，图像甚至能够完全恢复原样。但在修复图像过程中，由于信息可能完全丢失在待修复范围内，只有根据周围信息对待修复区域的物体进行推断、估计填充，使它在视觉上可以达到完整。也就是说，图像修复技术难以获得图像的真实性以达到预期效果，最多能从视觉心理学规律等角度给出一些合理的解释来满足人们，修复的结果也会具有不确定性。因此，尽管图像修复中的一些想法和方法值得借鉴，但是对于图像修复问题来说仍不能从本质上完成缺失信息的复原。目前有很多图像处理的软件，也可以对受损图像进行有效的修复以及对数字图像进行专业的效果处理，不过这样的方法对专业技术人员要求非常高，如在实际操作中必须严格区别出待修复的部分，而且还要注意要填充的颜色、格式和纹理的效果，然后通过复杂的手工处理后最终才完成。这种图像修复方法，主观性比较强，不同的用户对待同一幅图像所处理的效果也可能不同。最近几年来，在数字图像修复领域，国内的研究者和国外的研究者各分别在不同的研究领域出发提出了大量卓有成效的算法。此外，对于实时性要求也非常高、运算量非常大的图像处理，PC机就难以胜任。数字信号处理专用的芯片一般为DSP，具有速度快、数学运算精度高等特点，能够达到要求运算量大、实时性强的特点。所以，采用快速速DSP芯片工程实现先进的图像修复算法，就能够将复杂的手工制作过程转换成自动修复，并适合含有很多数据运算并且对实时性要求高的应用，使得不管是视频图像的修复还是平面的图像修复变得更加快捷和准确。
事实上，图像修复是依靠已知的信息来推断出缺损的未知信息。然而，在数学的角度上看，其实存在一个病态问题就是数字图像的修复，因为没有大量的信息可以确保能唯一正确地修复被损坏的区域。总结起来，其中具有代表性的大致可划分两类：基于纹理合成的图像修复算法和基于非纹理的图像修复算法。
图像修复技术是依据非纹理结构，一般用在修复小尺度破损的数字图像修复技术。这个技术最早产生在 BSCB 模型中，主要思想是根据待修复区域的边缘信息，采用一种由粗到精的办法来评估等照度线的方向，并引用传播机制将这些信息传播到待修复的区域内，实际上这是一种基于偏微分方程的图像修复的算法。这种算法还包括 Chan-Shen的曲率驱动扩散的修复模型(CDD)模型。另一类是基于几何图像模型的变分修补技术，这种算法是经过建立图像的数据模型和先验模型，将待修复问题转换为一个泛函求极值的变分问题，典型的代表有：Mumford-shah 模型、TV模型、Euler’s elastica 模型、Mumford-shah-Euler 模型等。在1987年，因为Osher 和 Sethian 提出的界面演化水平集方法的启发，Alexandru Telea 也提出了一种快速行进算法用来进行图像进行修复，各点的插值顺序由模拟缺损区域边缘的演化方法来进行确定。该算法的特点有修复速度快，是一种实时的处理算法。另外一种技术是基于纹理合成的图像修复技术，主要是用来修复大块缺失信息的图像，仿真并生成局部纹理进行填充是这个方法的核心思想。纹理合成的方法有这两个形式：一种是基于图像分解的修复技术，主要功能是将图像分解成纹理部分以及结构部分，其中的结构部分采用修补算法修复，纹理部分采用纹理合成方的法来进行填充，例如，Bertalmio 等是最先用全变分最小化将
图像结构的部分给提取出来，再用一个震动函数来对纹理部分进行建模，分解完图像之后，用BSCS模型来对结构部分进行修补，同样的纹理部分要用非参数采样纹理的方法来进行填充，两个部分修补结果叠加就能够得到修补后图像。最近几年来也产生了其他的图像分解办法，例如把图像分解为高频成分与低频成分就是采用离散小波变换的办法，把图像中不同频率的部分分别来进行修补。图像的低频部分依靠采用中值滤波还有基于曲率扩散的方法相结合进行修复；对于高频图像的数据先进行分块，再用线性拟合来求导出每一块的方向，最后依据方向信息来进行修复。高频系数和低频系数依靠DCT 变换来进行处理，经过反变换后就能够将图像分解成：纹理层、卡通层、边缘层、。边缘层和卡通层是采用自适应偏心算子来修补的，纹理层是利用纹理合成的算法进行修复。另外一种是依据样例的纹理合成方法，从待修补区域的边界选择一个像素点是它主要的思想，把这个点当做中心，根据图像的纹理特征，选择大小适合的纹理块，最后在待修复的区域周围，搜寻匹配的纹理块来代替这个纹理块。其中 Criminisi 等人提出的算法以其准确性和实现简单得到了人们的认可，是这类算法中的典型。
2图像修复理论
2.1认知心理学格式塔理论与图像修复
对图像受损区域给予填充的过程就是图像修复，这样做是为了使观察者没有办法感觉到图像已被修复或曾经损坏。人类认知心理学的研究影响着图像修复工作，特别是格式塔理论。格式塔理论定论知觉是有一定的组织规律，但是对于图形，知觉并不是各组件的简单叠加，而是各组件的正确有机结合。一个图形是作为一个有机的整体才能被知觉，各组件是会有一定的联系。人脑则根据经验，找出各部分间的组合，从而构造出有机整体。格式塔理论根据人类的知觉组织特性，提出了非常著名的格式塔组织律：[4]
(1)背景与图形：在特定的环境下，有些个体较明显从而形成图形，而有些个体隐退到陪衬地位继而作为背景。背景与图形的不同之处越多，图形变得就会越明显，因此作为人类的知觉对象。
(2)连续性和接近性：和空间距离相比较短或是相似的组件，很轻易的就会被看作整体。
(3)相似性：如果各组件距离相等，但是颜色却不相同，那么颜色相近的组件就会被当成一个整体。
(4)同一个方向的运动：每个组件，如果其类方向的移动，则这几个作同类方向移动的组件就可以合并当做一个新的整体。
(5)闭合倾向和完整：互相相属的组件，通常倾向于组合为整体，相反，彼此不互相属于的组件，容易被分开。中间三角形都没有一个边，但因为闭合倾向和完整，知觉更倾向于将它看作是三个完整的黑色圆圈上叠放着一个
白色的三角形。如此，如果明显有一个缺口，严格数学意义上来说是不能构成椭圆，但人类知觉仍将其看做为椭圆。从格式塔理论来看，图像修复工作是视觉认知的过程，通过先验知识，在知觉心理组织特性的指引下，适宜地重构出图像待修复区域的信息。格式塔规律对数字图像修复具有非常重要的指导意义，所以在算法设计中，要尽量依照人类的知觉组织特性，才能获得与视觉特性符合的修补结果。但是根据现在的图像修复算法来说，属知觉组织的相似性和连续性、接近性应用最普遍。当然，现在对知觉心理学的研究还不够完善，也有许多问题需要解决，因此数字图像修复仍处于低层次算法研究之中。
观测的数据如果有微乎其微的变化就会导致其解产生很大的差异，而问题的错误通常的体现为问题的解并非是持续依赖于所观测的数据。只有当问题的解是独一无二的，并且是真实的，而且与观测数据一一对应，则这就是一个良态的问题。如若不然，则为病态的。打个比方，图像恢复是图像降析的逆过程，而后者可用图像与模糊核的卷积来体现，导致图像复原变为反卷积问题。实际上该过程不能逆转，之所以这样，是由于降析过程造成一些信息的流失。因此图像复原是一个病态的问题。在求解的过程中，必须将先验模型加进去。同时图形的修复仍为病态问题，图像破损尽量的用数学公式去表示，是一个物理性的过程。如果图像缺失了部分信息，那么图像破损失去了整个信息，缺损区域所有数据都丢了，所以其为不可逆转的过程。上述可说明，不同的先验模型将出现不一样的解。如果破损部分是局部的范围，且能由外部的构造大概猜测出内部构造，那么个模型修复效果相差无几，同样是病态的表现。若破损区的破损部分很大，构造很复杂，对其的修读也具有
更多的主观判断的空间，在这种情况下，只要能和已知的数据在边界上一致的话，则会形成一个不错的修复效果，这就展现出了越发厉害地病态性。
2.2图像修复的三大原则
理论上，图像的修复是一个根据已知区域的信息来对缺损的区域进行插值的过程。然而，贝叶斯认为，图像的修复问题可以视为最优估计数据丢失区域的数据的问题。图像函数是非常复杂的，不能将图像的修复视为是简单的函数插值，更不能视为一个边界值问题。对多数图像来说，虽然其函数通常含有非常丰富的统计信息，可是却要比普遍的随机域的简单采样复杂得多。传统的傅立叶变换以及线性小波分析方法中，图像被认为是存在于二维空间中的。可是在各向异性扩散的尺度空间理论中，图像却被看作是在有界变差函数空间中。对于合成图片来说，分段的光滑函数是其较优的近似函数，并且容易实现。然而，由于图像具有非平稳性，图像修复工作在一段时间内仍具有很大的挑战。在经典的近似原理中，平滑修复允许对修复的精确度严格研究。然而，在多数应用当中，上述模型却并不适用，这是因为许多图像不仅包括了边缘或纹理等非光滑的因素，这也是函数模型非平滑的决定因素；而且图像中通常包含噪声。在手工修复的过程中，人类的认知却可以轻松解决这一问题，因而在建模的时猴，希望可以模仿手工修复的机制，来建立一个可以信赖的低层修复模型。由于被遮挡的区域中，物体连接的方式仅凭借可见的部分进行猜测。因此，通过最佳猜测原理来建立修复模型十分恰当。通过以上的讨论，得出以下三个原则是为图像建立的修复模型的最好原则：首先，模型必须是局部的。模型不用是全局信息，待修复区域的信息通过修复区域周围已有的信息来决定。由于有的图像需要先验知识或模式识别
等才能修复，所以其修复需要基于人类视觉从对称的角度或者依靠先验知识来进行。
其次，模型必须能够对破损的狭窄的光滑边缘进行修复。在图像修复过程中，应当更加关心边缘，基于人眼对边缘相当的敏感，所以边缘对于目标的辨识和图像修复是很重要的。
最后，模型对噪声具有一定的鲁棒性是非常重要的。对人类视觉来说，当噪声低于一合理的层次的时候，从被噪声污染的图像中提取出对有用的信息并将其填充到要修复的区域是简单易行的，然后算法的抗干扰能力对在噪声比较严重时候非常重要。
2.3图像修复效果的评判标准
近年来对图像质量评价的方法研究是图像信息工程的基础技术之一。所有图像处理方法都要求有一个合适的图像质量来作为评价的标准。图像质量的定义具有两个不同的属性，其一是图像的逼真度，另一个则是图像的可理解度。这里的逼真度是描述被评价的对象和标准的对象两者之间的偏离程度；而可理解度却是图像向机器或人类提供信息的一种能力。如下两方面的评价是对图像修复的最好评价，其一是对修复图像自身的评价，另外则是算法运行所需时间的度量。算法的运行时间就是对算法效率的评估，容易被量化。然而对于修复结果的质量的评价，现在却没有统一的合适的标准。可是在实际运用图像修复的时候，通常没有图像参考作为标准，逼真度更毋庸置疑。鉴于修复工作的特殊性，从主观和客观两个角度来对修复图像进行评价[5]。
(1)主观评价方法：图像修复的目的是为了最终得到“完整”而“合理”的图像，“完整”且“合理”均从观察者主观的感觉而来。主观评价方
法通常是观察者根据所评估的图像来评判。观察者能够对“合理”和“完整”提出一系列评判的标准并且定义其评价尺度，并根据评价的尺度进行评判。主观评价方法在一定程度上却要依赖于观察者的主观知觉，不同的观察者对同一修复图像的评判也有不同的见解。
(2)客观的评价方法：评判者主观感受对主观评价方法有着明显的影响，不同的评判者对同一类图像的评价也不尽相同。然而实际生活中，通常无法获取原图像，因此无法比较修复图像和原图像。可是可以通过假设拥有原始图像的拷贝两份，其中一份损受，那么就可以通过设计的修复算法对其进行修复，目的是使修复后的结果与另一份完好的拷贝图像尽可能的相似。然而在此前提下，还可以通过峰值信噪比 PSNR来评价修复算法的优劣。但是，对于修复图像，单用 PSNR 却会出现如下的情况：PSNR 很高，可主观修复效果却并不很好，修复图像不“合理”或不“完整”；或 PSNR 较低，主观修复效果反而却很好。
综上所述，一个好的修复算法，首先给人的主观视觉感觉的要“完整”且“合理”，也就是说修复算法产生的修复结果符合人眼的视觉特性才是一种好的算法；其次，在前面条件的基础上，希望 PSNR 值尽可能高；最后，相同的条件下，算法的运行时间应尽可能的短。
3 经典算法介绍
3.1基于SOM网络的图像修复
在神经细胞模型中存在一种细胞聚类的功能柱。几个细胞聚合而成而且接受外界的刺激后，它的功能柱会自动的形成。相同功能的细胞在一个功能柱中，这种现象存在于SOM网络模型[6]生物细胞中并且还有所反应。SOM网络中会接受外界不同的样本，刚开始接受样本引起输出兴奋的位置也是很不相同的，一些输出群会在网络的自我组织中慢慢形成，接受样本的的不同分布表示出来，但是却能真是的反映接受样本的图形分布特征，所以SOM网络通常被称做特性图。
SOM网络是接受样本并且通过竞争和学习以后，就会有所改变功能相同的输入就会比较靠近，不同的就会离得比较远，这样就会将一些无规则的接受样本自动排列起来，在彼此的连接和调整过程之后，使权的分布与输入域就可以逐渐的变小，这样就会使区域的划分越来越明显。在这种情况下，开始向SOM网络中输入不同的样本，而且无论样本是多少维的，低维的数据空间的某个区域上都会接受到所对应的投影。数据压缩就是这种形式完成的。同时，在高维空间也是如此，接近样本的时候也会出现和低维空间中的投影也比较接近，这样较多的信息的信息就会在空间样本中展现出来。遗憾的是，网络在高维映射到低维时会发生一定的畸形改变，而且压缩比越大，畸变越大；另外网络要求的输入神经元数很大，因而SOM网络比其他人工神经网络(比如BP网络)的规模要大。而其他的概率密度分布就比较相似。所以SOM网络可以检测样本，在样本排序、样本分类以及样本检测方面都有广泛的运用。这样看来就可以说，SOM网络的权矢量收敛到所体现的输入矢量的
平均值，而且它证明了输入数据的统计特点。再深层的说，假如说普通的竞争学习网络可以训练辨别出输入矢量的点特性，那么在线上或平面上的分布特征在SOM网络完全能够表现出来输入矢量的关系。当随机样本输入到SOM 网络时，如果样本非常多的时候，那么输入随机样本的概率密度分布就会接近在权值上的分布，这种分布在输出神经元上也会反映出来，在输出空间的某一个区域都会集中即概率大的样本，如果输入的样本有其他的分布类型，那么输出空间的各个不同的区域就会根据其自己概率分布集中到该区域。同一类的样本都会在一个区域。
SOM神经网络在聚类方面如下几个优点[7]:
（1）不用用户指定聚类的数目，网络通过学习过程自适应地来确定聚类的数目；
（2）由于他采用“胜者全得”的学习方法所以对噪音数据无敏感；
（3）可视化非常强的优点；它采用的邻域学习策略可以使数据由高维映射到低维时保持它拓扑结构不改变，输出层神经元连接权的矢量的空间分布可以正确地反应输入模式的空间概率的分布；因此，SOM网络输入模式的类别特征会广泛被学习，并且在原始空间中的拓扑结构特征和概率分布同样可以学习到输入模式的很多优点，进而具备了可视化的优点。
这种学习方法现在发展的还是不够成熟，由于有很多的不足阻碍着传统SOM网络在文本聚类领域中的应用和发展：
（1）用户需要提前给出网络输出层结点的初始的结构;在原始数据空间中的输出层结点的初始拓扑结构和输入模式结构相同的时候，网络才能发挥出它最佳的学习效果。可是因为文本数据高维性的原因，人们很难预先给出
和原始数据空间中相类似的网络输出层拓扑结构。
（2）在网络训练时，有的输出层神经元的连接权值和输入模式相差悬殊，一直无法获胜，称之为“死神经元”；由于死神经元权值得不到任何学习训练，所以进文本聚类的粒度和识别的精度就会受到很大的影响。反之有些神经元由于获胜次数过多，过度利用神经元的问题就出现了，同样会影响网络的学习效果。
（3）聚类速度受网络输出层神经元连接权的初始值受到影响；由于高维性的文本数据，导致网络学习一次花费的时间较长。输出层神经元连接权的初始值却是随机确定的，所以收敛的学习次数过多，就会影响文本聚类的速度。
本文介绍了一种基于SOM的图像分层技术，将图像分成若干部分，每一部分处在一个图层中，然后对于分层图像进行修复。对于分层图像，基本上有两种修复途径，分别是以信息扩散为主的的扩散式修复，另一种类似于纹理合成的填充式修复。
许多不同的物体或是区域都会存在一幅图像，都是待处理对象。从而一幅图像就可以看做由许多个不同对象所组成。而图像分层的目的就是尽可能的让一幅图像中的各不同对象处在各不同的图层当中。这样做有两个优点，一是可以尽量使用图像中已有的和需要修补的缺损部分本来有关系的图像信息来修补这个破损部分；二是由各个不同目标之间的分界线来确认图像的结构信息，再优先修补，来以尽量确保修复区域的完整性。
本文中，选择8bit的RGB空间当做图像的色彩空间。在一幅RGB图像中由红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色的亮度值来决定每一个像素的颜色的，因此每
一、选题工作的重要性 1、在毕业论文工作布置后，每个人都应遵循选题的基本原则，在较短的时间内把选题的方向确定下来。老师给的选题仅是确定选题大致范围，学生可以从选题指南中选题，也可以在本学科领域内自拟题目，但自拟题目不能脱离本学科领域。 2、选题不等于论文的最终题目，只是一个规划、预想。举例。 3、选题是论文撰写的前提和第一步，它实际上就是确定“写什么”的问题，亦即确定研究的方向和范围。如果“写什么”都不明确，“怎么写”就无从谈起。 4、毕业论文的选题的重要性。是一门课，拿毕业证和学位证，进个人档案，有人抄袭实际是遭受“终身追捕”。 5、教师指导，但关键是自己努力。不能依赖老师。缺乏研究分析，不加思索，信手拈来是自己对自己不负责。文章的观点、论据、论证方法“胸中无数”，材料的准备不足，勉强提笔来写，就会感到困难重重，可能推倒重来，将来极度被动，影响顺利毕业。 二、选什么样的题 1、选择具有现实意义的题目。 我们选的题目，应是与社会生活密切相关、为众人所关心的问题，是亟待解决的问题。这类问题反映着一定历史时期和阶段社会生活的重点和热点。我们运用自己所学的理论知识对其进行研究，提出自己的见解，探讨解决问题的方法，才有意义。 2、小的理论问题。 学术论文要具有一定的理论性。其形式还是内容都和工作总结、调查报告有着重要区别。非学术论文是对学术论文的一种传播和宣传、介绍，而不是原始性的创造。比如报纸杂志上刊登的评论、政论等是典型的非学术性论文。非学术论文的主要功能是对学术性论文的稀释和宣解，但有时也可能会成为学术性论文的先导。 注意三点：第一，非理论问题不应该选。第二，重大理论问题不好选（有些政治局考虑的问题，我们选了做不下来）。第三，特别敏感政治问题建议不要选。 3、自己能做下来的题目。 知己知彼，量力而行。所谓“知己”，首先，要充分估计到自已的知识储备情况和分析问题的能力。如果理论基础比较好，又有较强的分析概括能力，那就可以选择难度大一些、内容复杂一些的题目；如果自己觉得综合分析一个大问题比较吃力，那么题目就应定得小一些，便于集中力量抓住重点，把某一问题说深说透。所谓“知彼”，一是要考虑到是否能找到资料。
TP391.41 学士学位论文（设计） 论文题目图像分割算法研究与实现 作者姓名 指导教师 所在院系 专业名称 完成时间
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
浅议数字图像去噪技术及其应用 数字图像去噪技术一直以来都是数字图像处理研究领域的一个热点问题，该技术在当代已经越来越重要，并广泛应用到人们生活的方方面面。笔者在数字图像去噪技术方面也做了一点粗浅的研究，本文就结合笔者的认识和体会谈一谈几种数字图像去噪方法和数字图像去噪技术在现实中的应用。 标签：数字图像；图像噪声；去噪技术；中值滤波；小波滤波 在数字化发展的今天，信息在人们生活和工作中的作用越来越突出，并逐渐改变着人们的生活和工作方式，其中最主要、最直观的信息就是图像信息。然而，在实际应用中数字图像经常会由于元器件、电阻、电磁干扰等设备因素，温度、光照等外界环节因素以及人为因素的影响产生图像噪声，从而使得图像质量不理想，偏离了原始图片。因此，数字图像去噪就成为一个亟待解决的问题，具有很强的现实意义。下面笔者就谈一谈几种数字图像去噪方法和数字图像去噪技术在现实中的应用。 1 数字图像去噪方法 当前，数字图像去噪的方法有很多，从本质上讲这些方法都是低通滤波的方法。低通滤波既有有利的地方，也有不利的地方，它既能消除图像噪声，又能消除图像中一些有用的高频信息。因而，我们所研究的各种数字图像去噪方法从根本上来说就是权衡去噪和保留高频信息。在数字图像去噪方法中，我们比较常见的有以下几种方法： 1.1 中值滤波算法 中值滤波算法最早是由Turky于1971年提出来的，是一种典型的非线性空间域去噪算法。其算法利用了像素点和噪声点之间的灰度值差别很大这一特性。中值滤波算法的主要原理是：以一个像素为中心取其邻域，然后对邻域中各像素的灰度值进行排序，取中值作为中心像素的灰度值，换句话说就是中心像素点的灰度值被邻域像素点灰度值的中值所替代。这种方法能很好的消灭噪声，但同时也损坏了图像的边缘，造成了部分细节的丢失。因此，部分科学家和学者在此基础上又提出了中心加权中值滤波算法、开关中值滤波算法、极值中值滤波算法等等，这些方法都是针对中值滤波算法的缺陷提出来的，具有很强的实用价值。 1.2 维纳滤波算法 维纳滤波算法是由Wiener提出来的，是一种典型的线性滤波方法。其理论依据是最小均方误差准则，该准则的具体含义是：将含有噪声的信号运用滤波变换后得到的恢复后的估计信号与原信号相比，它们之间有最小的均方差误差。维纳滤波算法既适用于连续平稳随机过程，也适用于离散平稳随机过程。但是，对于非平稳态的随机过程，一般来说，维纳滤波算法不太适用。
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：
诚信声明 本人声明： 我所呈交的本科毕业设计论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：日期：2010 年05 月20日
毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目： 学院：专业：班级： 学生指导教师（含职称）：专业负责人： 1．设计（论文）的主要任务及目标 (1) 了解图象匹配技术的发展和应用情况，尤其是基于特征的图象匹配技术的发展和应用。 (2) 学习并掌握图像匹配方法，按要求完成算法 2．设计（论文）的基本要求和内容 （1）查阅相关中、英文文献，完成5000汉字的与设计内容有关的英文资料的翻译。（2）查阅15篇以上参考文献，其中至少5篇为外文文献，对目前国内外图象匹配技术的发展和应用进行全面综述。 （3）学习图象匹配算法，尤其是基于特征的图象匹配算法。 （4）实现并分析至少两种基于特征的图象匹配算法，并分析算法性能。 3．主要参考文献 [1]谭磊, 张桦, 薛彦斌．一种基于特征点的图像匹配算法[J]．天津理工大学报，2006， 22(6)，66-69． [2]甘进，王晓丹，权文．基于特征点的快速匹配算法[J]．电光与控制，2009，16(2)， 65-66． [3]王军，张明柱．图像匹配算法的研究进展[J]．大气与环境光学学报，2007，2(1)， 12-15．
盲目图像复原算法研究背景意义现状及趋势 1图像复原算法的研究意义和背景 (1) 2盲目图像复原方法研究现状 (2) 3盲目图像复原方法发展趋势 (3) 1图像复原算法的研究意义和背景 数字图像处理这门学科的形成也是和社会生产力发展的需要分不开的。早期的图像处理是由于通讯方面的要求而发展起来的，这就是本世纪20年代传真技术的发明和发展。其后，由于宇宙探索方面的要求，需要处理大量在宇宙探测器上拍摄下来的不清楚的其他天体(如月球、火星等)以及地球本身的照片，这些需求大大的促进了数字图像处理技术的发展。到现在，图像处理技术的发展，己经远远突破了这两个领域，被广泛地应用到科学研究、工农业生产、军事技术、政府部门、医疗卫生等许多领域。图像复原算法的研究是数字图像处理中非常重要的一个领域，它的研究成果也被广泛地应用到各个研究和生产领域。在图像成像的过程中，图像系统中存在着许多退化源。一些退化因素只影响一幅图像中某些个别像素点的灰度；而另外一些退化因素则可以使一幅图像中的一个空间区域变得模糊起来。前者称为点退化，后者称为空间退化。此外还有数字化器、显示器、时间、彩色，以及化学作用引起的退化。总之，使图像发生退化的原因很多，如果我们把退化模型简化成真实图像与一个卷积算子卷积的结果，那么图像的复原过程就可以看成是一个反卷积的问题。反卷积属于数学物理问题中的一类“反问题”，反问题的一个共同的重要属性是其病态，即其方程的解不是连续地依赖于观测数据，换句话说，观测数据的微小变动就可能导致解的很大变动。因此，由于采集图像受噪声的影响，最后对于图像的复原结果可能偏离真实图像非常远。由于以上的这些特性，盲图像复原的过程无论是理论分析或是数值计算都有特定的困难。但由于盲图像复原技术在许多领域的广泛应用，因而己经成为迅速兴起的研究热点。随着多媒体技术的发展，计算机网络技术的广泛应用和宽带信息网络的建立，信息在人们的工作、学习和生活中发挥越来越重要的作用，其中最直接最主要的信息是图像信息，在各类图像系统中，由于图像的传送和转换，如成像、复制扫描、传输、显示等，总要造成图像的降质，典型的表现为图像模糊、失真、有噪声等，而在众多的应用领域中，又需要清晰的、高质量的图像。因此，改善图像质量，恢复图像具有非常重要的意义。
数字图像处理系统毕业论文基于ARM的嵌入式数字图像处理系统设计
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
毕业论文开题报告研究方法与手段 篇一：开题报告中研究思路与研究方法的写法参考开题报告中研究思路与研究方法的写法参考 XX-02-15 19:51:02| 分类：毕业论文 | 标签： |字号大中小订阅 研究思路 研究方法 （1）模糊层次分析法="urn:schemas-microsoft-com:office:office" /> 本论文考虑到绿色造船评价指标既有定量指标又有定性指标，可以借助模糊评价方法的处理方式，将一些模糊的概念转化成定量的数据。此外，为了表达综合评价目标的层次性，考虑采用层次分析方法，建立评价对象和评价指标体系。因此，本文结合了层次分析法和模糊评价法的优点，采用模糊层次分析方法对船 舶建造的绿色度进行综合评价。 （2）理论研究与实证研究相结合的方法 绿色造船评价指标体系的研究注重理论与实证两种研究方法的结合，对现实中改善船舶建造活动与环境的关系，具有一定的评价和指导意义。本文采用该方法，界定了绿色造船的定义以及综合评价目标等相关概念（第2、3章）；构建了绿色造船评价指标体系；结合模糊层次分析法，构建了
数学评价模型（第4 章）。最后，结合实例进行验证研究（第5章）。 （3）定性与定量分析相结合的方法 本文在研究过程中，重视并力求结合定性分析与定量分析进行研究。本文根据绿色造船的三大特征，构建了绿色造船评价指标体系（第3章）。采用模糊层次分析法确定了各个评价指标的权重，并结合专家打分法和中国节水技术政策大纲、《工业企业厂界噪声标准》、《大气污染物综合排放标准》等权威统计数据给予评价指标以定量的数值，最终得出定量的综合评价结果（第4章）。 （4）比较研究的方法 比较研究方法[32]是确定事物之间共同点和差异点的一种逻辑方法。在现实中，比较研究法几乎成为认识事物最常用的一种方法。本文在总结绿色造船定义中大量采用比较研究法，通过横向比较找出绿色造船和一般造船的共同点与不同点以及中、日、韩三国造船现状的比较（第2章）；然后，将众多绿色度评价方法进行比较，比较各个评价方法的优点和缺点，为绿色造船评价指标体系选择适 当的评价方法，从而使综合评价结果更具科学性与合理性（第4章）。 （5）归纳与演绎相结合的方法 归纳与演绎相结合的方法是一种辩证逻辑的方法。本文
快速数字图像修复技术
用高斯内核卷积图像（即计算相邻像素的加权平均数），相当于各向同性扩散（线性热传导方程）。我们的算法使用加权平均的内核，只考虑相邻像素的贡献（即内核中心为零）。图2显示了伪码算法和两个扩散内核。本文中所有重建图像是通过该算法获得，或者是该算法经过轻微的变化获得，将在3.1节解释。 3.1保留边缘 当Ω跨越高对比度边缘的边界时（图3（前左）），该算法最简单版本，会带来附加效果（明显的模糊）。在实践中，只有在Ω和高对比度边缘的相交处，需要各向异性扩散，这些区域通常只占整个区域内很小比例。 创建指定待修复区域的遮盖是修复过程中最耗时的步骤，需用户干预。由于我们的算法可以在短短几秒钟内修复图像，它可用于遮盖互动创建。我们利用这个互动通过扩散障碍进行边界重联，这是Ω内扩散过程的边界。这完成一个边界重建和各向异性扩散类似的的结果，但没有相关的开销。在实践中，扩散屏障是两个像素宽的线段。当扩散过程中达到一个障碍，达到像素进行颜色设定，进程终止。图3进行了说明，图3中（左后方）明显的交叉线代表修复区域。简单扩散修复算法在Ω和高对比度边缘之间的相交处产生模糊点（参见图3中的小圆圈（前左））。通过适当增加扩散屏障（整个遮盖线段图3（右后）），用户停止遮盖两边混合信息的扩散过程。由此产生的直线如图3（前右）所示。 4结果 我们已经在C + +中实施了图2描述的算法，并尝试了两种不同的扩散内核。在这两种情况下的结果相似。文中所有的图片都使用128 MB的内存运行Windows98450兆赫奔腾III 电脑和使用图2所示的最左边内核生成。在图5，8，9和10所示的结果是使用无扩散障碍最简单的版本的算法得到。对于图1，使用了遮盖，两个扩散障碍（图4）。三个女孩的例子，使用了四个扩散障碍，以及有遮盖穿过高对比度边缘的区域（图6（右））。在所有情况下，都用100扩散迭代。 所有修复和线装饰删除系统需要手动遮盖。鉴于有一套功能的绘图系统，创建一个遮盖所需的时间，只依赖于可用的功能，也不受所使用修复算法的影响。对于交互式应用程序，在同一系统中拥有屏蔽功能和修复算法是可取的，以避免在不同的环境之间切换。在我们目前的原型中，我们已经实现了一个简单的绘图系统以及导入和导出JPEG文件的功能。 恢复林肯的画像和三个女孩的图片（图4和6（右），分别）使用的遮盖，是我们的绘画系统创建的。在新奥尔良的例子（图5）所使用的遮盖，通过使用Photoshop中选择颜色
华东交通大学理工学院课程设计报告书 所属课程名称数字图像处理期末论文分院电信分院专业班级14 计科 学号20140210440214 学生姓名习俊 指导教师熊渊 2016 年12 月13 日
摘要 数字图像处理是用计算机对图像信息进行处理的一门技术，主要是为了修改图形，改善图像质量，或是从图像中提起有效信息，还有利用数字图像处理可以对图像进行体积压缩，便于传输和保存。本文论述了用Matlab编程对数字图像进行图像运算的基本方法。图像运算涵盖了MA TLAB程序设计、图像点运算、代数运算、几何运算等基本知识及其应用（点运算是图象处理的一个重要运算）。以及对图像加入噪声、图像缩放和图像旋转。 关键词图像点运算；代数运算；几何运算；图像缩放；图像旋转
目录 绪论 第一章图像运算 2.1点运算 2.2代数运算 2.3几何运算 第二章程序设计与调试 结束语 参考文献
绪论 早期的计算机无论在计算速度或存储容量方面，难于满足对庞大图像数据进行实时处理的要求。随着计算机硬件技术及数字化技术的发展，计算机、内存及外围设备的价格急剧下降，而其性能却有了大幅度的提高。 图像信息是人类获得外界信息的主要来源，数字图像处理技术越来越多的应用于人们日常工作、学习和生活中。和传统图像处理相比，它具有精度高、再观性好、通用性和灵活性强等特点。在近代科学研究、军事技术、工农业生产、医学、气象及天文学等领域中也得到了广泛应用。 近几年来，随着计算机和各个相关领域研究的迅速发展，科学计算可视化、多媒体技术等研究和应用的兴起，数字图像处理从1个专门领域的学科，变成了1种新型的科学研究和人机界面的工具。数字图像作为一门新兴技术，它是二十一世纪五十年代数字计算机发展到相当水平后开拓出来的计算机应用新领域，它把图像转换成数据矩阵存放于计算机中，并进行滤波、增强、删除等处理，包括图像输入输出技术、图像分析、变换于处理技术以及图像识别和特征提取等方面。六十到七十年代数字处理技术的理论和方法更加完善，其准确性、灵活性和通用性逐步提高。 在日常生活中，电脑人像艺术，电视中的特殊效果，自动售货机钞票的识别，邮政编码的自动识别和利用指纹、虹膜、面部等特征的身份识别等均是图像处理的广泛应用。 进行数字图像处理时主要涉及数字图像点运算处理，针对图像的像素进行加、减、乘、除等运算，有效地改变了图像的直方图分布。
本科法学专业毕业论文指导 关于《本科法学专业毕业论文指导》，是我们特意为大家整理的，希望对大家有所帮助。 导语：在毕业的时候，每一个法学院的学生都要写作毕业论文，都存在一个怎样写作毕业论文的问题。我做这个题目的报告，就是用我在学习、研究民商法中怎样写作法学论文，以及在做法学院教授的工作中，怎样指导法学院学生写作毕业论文的经验和体会。希望对大家能够有所帮助。 关于毕业论文的选题 法律的学习和研究，以及写作法学论文，最重要的是选题。一般的学习法律者除外，凡是涉及到法律要深入做的时候，那么，无论确定专门的学习、研究方向，还是写作论文、谋划长篇巨制，都首先面临的是选题的问题。 法学院学生写作毕业论文，同样也是这样。因此，法学院学生写作毕业论文，首先要确定好选题，然后才能开始进行毕业论文的搜集资料、谋篇布局、开始写作。不然的话，上来就写，写完了就撕，很难写出好的作品，毕业论文也就很难过关。 有些同学经常到了开题的时候，找到我，央求说，老师给我出一个题目吧！可是，论文题目不是那么好出的，而且学生自己究竟对什么问题感兴趣、有积累，并不完全清楚，还是要靠学生
自己好好地进行选题。 一、作毕业论文选题的一般考虑 法学院学生，尤其是硕士研究生，在开始进行学习的时候，首先就是要确定自己的研究方向。 在指导硕士研究生合博士研究生的研究和学习刚刚开始的时候，第一件事就是要确定研究的方向。例如有的学生愿意做抽象的民法研究工作，我给他确定民法总论的研究方向。 为什么要给他确定这个方向，就是因为我对他的学习和研究很了解，他对民商法的基本问题都是很精通的，基础很好，尤其是处理具体问题，应用民商法的理论得心应手，这也使他在同学中的威信很高。这个同学是很有才气的，要研究一个一般的题目是很不成问题的。所以，选择民法总论这个方向给他，既有难度，他又是能够胜任的。 还有一个同学，他的特点是修养很好，基础很好，特别是在哲学的层次上，有很敏感的感觉，也是很有前途的。而民法哲学这个题目是很难做的，几乎是一个新的领域，现在没有多少人能把这个问题做得好。他有这个实力，那就让他做。应当说，在选择方向上，因为都是民商法专业，选择什么专业，只要结合自己的特点、长处和爱好，就行了。 二、更重要的是选择具体的题目。 选题，就是选择什么样的专题确定为自己学习、研究的具体方向。法律的问题内容极其繁杂，就是确定一个大的方向，里边
数字图像处理期末考试 题目图像分割算法研究与实现专业班级11通信工程一班
毕业论文（设计）诚信声明 本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得青岛农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文（设计）作者签名：日期：2013 年3月10 日 毕业论文（设计）版权使用授权书 本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门
或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）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毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为青岛农业大学。 论文（设计）作者签名：日期：2013 年 3 月10 日 指导教师签名：日期：年月日
目录 摘要: (1) 1．前言 (2) 2．图像分割概念 (3) 2.1图像分割定义 (3) 2.2图像分割方法综述 (4) 2.3阈值法 (5) 2.4 基于边缘检测的分割方法 (9) 2.5基于区域的分割方法 (12) 3．图像分割方法详述 (14) 3.1图像分割方法 (14) 3.2 图像分割方法实现 (14) 4．实验结果及分析 (16) 4.1 实验结果 (16) 4.2 实验结果分析 (20) 5．小结 (23) 5.1 主要工作总结 (23) 5.2 结论 (23) 6．附录 (27)
论文（设计）题目： 基于MATLAB的数字图像处理系统设计 姓名宋立涛 学号２０１２１１８６７ 学院信息学院 专业电子与通信工程 年级２０１２级 ２０１３年６月１６日
基于MATLAB的数字图像处理系统设计 摘要 MATLAB 作为国内外流行的数字计算软件，具有强大的图像处理功能，界面简洁，操作直观，容易上手，而且是图像处理系统的理想开发工具。 笔者阐述了一种基于MATLAB的数字图像处理系统设计，其中包括图像处理领域的大部分算法，运用MATLAB 的图像处理工具箱对算法进行了实现，论述了利用系统进行图像显示、图形表换及图像处理过程，系统支持索引图像、灰度图像、二值图像、RGB 图像等图像类型；支持BMP、GIF、JPEG、TIFF、PNG 等图像文件格式的读，写和显示。 上述功能均是在MA TLAB 语言的基础上，编写代码实现的。这些功能在日常生活中有很强的应用价值，对于运算量大、过程复杂、速度慢的功能，利用MATLAB 可以既能快速得到数据结果，又能得到比较直观的图示。 关键词：MATLAB 数字图像处理图像处理工具箱图像变换
第一章绪论 1.1 研究目的及意义 图像信息是人类获得外界信息的主要来源，近代科学研究、军事技术、工农业生产、医学、气象及天文学等领域中，人们越来越多地利用图像信息来认识和判断事物，解决实际问题，由此可见图像信息的重要性，数字图像处理技术将会伴随着未来信息领域技术的发展，更加深入到生产和科研活动中，成为人类生产和生活中必不可少的内容。 MATLAB 软件不断吸收各学科领域权威人士所编写的实用程序，经过多年的逐步发展与不断完善，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。MATLAB 语言是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许用数学形式的语言来编写程序，比Basic、Fortan、C 等高级语言更加接近我们书写计算公式的思维方式，用MATLAB 编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题一样。它编写简单、编程效率高并且通俗易懂。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 国内研究现状 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-IDK 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。可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FPGACPLD 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。 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可实现数字图像的采集、传输与处理。可利用软件及图像采集与传输设备，采集图像并实现点对点的数字图像传输，可以观察理解多种图像处理技术的效果和差别，
本科毕业论文开题报告任务书 本科毕业论文开题报告任务书 开题报告内容 1.选题背景(含国内外相关研究综述及评价)与意义。 对于电影片名的误译及对策的课题，国内外学者都有很多研究，国内学者付有龙、冯小霞、刘显才等对英文电影片名的翻译及误译都有深入研究;国外学者也就这一方向有相关研究，如 peter.newmark， lynn.andrew和 cattrysse.patrick 等的研究较为深入，他们关于英文电影名称的特点与功能﹑电影名称的误译以及翻译方法的研究具有代表性。 国内学者付有龙就电影片名的误译方面做了相关研究，他在电影评价上发表的《电影片名误译及其翻译方法》得出电影片名的误译是由多方面因素引起的，包括：对电影文化内涵缺乏了解，过度追求商业利润，过分追求系列模式化等。国外学者cattrysse.patrick 的talking about the movie name translation 对电影片名翻译的原则和方法提供了更好的论证，他认为电影片名的翻译应该遵循翻译的原则，而且不同类型的电影片名应该用适合的翻译方法来翻译，这样才可以更好地避免误译的发生。 论文具有一定的学术性、现实性、前沿性、针对性或新颖性;与社会、生活相结合，论文研究的英文电影片名的误译现象越来越受到学术界重视，与人们生活息息相关。根据国内外学者的研究，论文分析了英文电影片名的特征和功能，为研究英文电影片名的翻译提供更好的基础，透析英文电影片名的误译现象和误译原因，总结英文电影片名翻译的原则和适合不同英文电影片名翻译的翻译方法。该
论文的研究有利于减少误译引起的麻烦，提高英文电影片名的翻译水平，从而更好地减少文化隔阂，有利于电影业的更好发展。 2. 选题研究的方法与主要内容。 在收集资料，阅读相关文献的基础上，与指导教师讨论，共同确定选题，列出论文提纲，并拟采用例证法，分析法，比较法，推导论述法等方法进行论文撰写。论文主要研究英文电影片名的误译以及对误译提出的对策，通过综合归纳英文电影片名的特点、作用，结合英文电影片名的翻译原则以及翻译方法，以rain man, bad company，american beauty, original sin等多部外国电影片名的翻译为实例，试图从电影片名翻译错误的视角，就英文电影片名的误译以及对策这一论题进行深入探讨，旨在达成减少英文电影片名的误译以及减少误译带来的麻烦，从而更好地发挥电影片名的作用以及使外国电影更好地被中国人接受和认可的目的。 3. 研究条件及可能存在的问题。 通过专业学习，具备基本英语语言技能和专业知识，拥有所选课题需要的部分资料和相关理论书籍，校图书馆和网络有丰富的资料可查询。同时，有指导教师的指导和帮助，能够顺利完成论文写作。 对于论文，可能存在的问题有相关文献和著作收集不足;理论理解、分析不够深刻、透彻;理论研究较为肤浅;理论联系实际不够;缺乏充分、全面的实践证明等问题，但是论文将尽量减少类似问题发生，尽量完善各方面。 参考文献： andrew, lynn. happreciating cinema. beijing: foreign language teaching and research press, xx.
毕业论文题目：LDPC码的编译码算法研究
摘要 低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check Codes，简称LDPC 码），本质上是一种线性分组码，更接近香农限。目前的研究均表明LDPC 码是信道编码中纠错能力最强的一种码,其译码器结构简单,在深空探测、卫星通信等领域可得到广泛的应用。文章介绍了LDPC 码,综述了其编码方法和译码方法。在编码方法中分别描述了校验矩阵的构造和基于校验矩阵的编码算法，对LDPC 码的快速编码方法进行分析。在译码方法中主要论述了消息传递译码算法、置信传播译码方法、最小和译码算法、比特翻转译码算法和加权比特翻转译码方法。对部分LDPC码的编译码就行了仿真，同时对LDPC 码的编译码方法的发展及应用前景作了分析。 本文的重点是对LDPC码的编译码算法的论述与研究，介绍LDPC码的基本原理和分类，分别从基于生成矩阵和基于校验矩阵详细讨论了LDPC码编码算法，简单介绍了线性分组码编码，LU分解法，RU分解法。并用简明例子对RU算法做了清晰的解释。对译码大致做了解释：分为软判决译码（MP算法）和硬判决译码（比特翻转算法和加权比特翻转算法）。在本文的最后用AWGN信道下LDPC码的性能仿真，主要是针对比特翻转算法进行仿真。做出理论比较。 关键词：LDPC码编译码MATLAB
Title：Encoding and Decoding Algorithms of LDPC Codes Abstract：LDPC code, namely Low Density Parity Check Code, is a kind of linear block codes in nature, and the decoding performance of LDPC is more nearer to the Shannon limit. With it s best performance and simple decoder structure, LDPC codes will be widely used in deep space exploration, salite communications and other fields. While briefly introducing LDPC codes are introduced briefly, this paper summarizes the encoding and decoding algorithms. The encoding algorithm is described in two steps: the const ruction of parity-check matrix and the encoding method based on parity-check matrix. Analyze the rapidly coding method for LDPC code. As to decoding algorithm, MP decoding method, BP decoding method, Min-Sum decoding method, Bit-Flipping method and Weighted Bit-Flipping method are discussed. Emulate for the LDPC codes .The development and application of encoding and decoding methods is analyzed as well. This article focuses on encoding and decoding algorithms of LDPC codes，According to the different methods of decoding algorithm, and makes the theoretical MATLAB simulation.
优秀论文审核通过 未经允许切勿外传 摘要 数字图像处理是一门新兴技术，随着计算机硬件的发展，数字图像的实时处理已经成为可能，由于数字图像处理的各种算法的出现，使得其处理速度越来越快，能更好的为人们服务。数字图像处理是一种通过计算机采用一定的算法对图形图像进行处理的技术。数字图像处理技术已经在各个领域上都有了比较广泛的应用。图像处理的信息量很大，对处理速度的要求也比较高。MATLAB强大的运算和图形展示功能，使图像处理变得更加的简单和直观。本文介绍了MATLAB 语言的特点,基于MATLAB的数字图像处理环境，介绍了如何利用MATLAB及其图像处理工具箱进行数字图像处理，并通过一些例子来说明利用MATLAB图像处理工具箱进行图像处理的方法。主要论述了利用MATLAB实现图像增强、二值图像分析等图像处理。关键词：MATLAB，数字图像处理，图像增强，二值图像
Abstract Digital image processing is an emerging technology, with the development of computer in various areas on the processing speed requirement is relatively ），线性量化（liner quantization ），对数量化，MAX 量化，锥形量化（tapered quantization ）等。 3. 采样、量化和图像细节的关系 上面的数字化过程，需要确定数值N 和灰度级的级数K 。在数字图像处理中，一般都取成2的整数幂，即: (2.1) (2.2) 一幅数字图像在计算机中所占的二进制存储位数b 为: *log(2)**()m N N b N N m bit == (2.3) 例如，灰度级为256级(m=8)的512×512的一幅数字图像，需要大约210万个存储位。随着N 和m 的增加，计算机所需要的存储量也随之迅速增加。 由于数字图像是连续图像的近似，从图像数字化的过程可以看到。这种近似的程度主要取决于采样样本的大小和数量(N 值)以及量化的级数K(或m 值)。N 和K 的值越大，图像越清晰。 2.2 数字图像处理概述 2.2.1 基本概念 数字图像处理(Digital Image Processing)是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。数字图像处理的产生和迅速发展主要受三个因素的影响：一是计算机的发展；二是数学的发展(特别是离散数学理论的创立和完善)；三是广泛的农牧业、林业、环境、军事、工业和医学等方面的应用需求的
本科毕业论文开题报告任务书开题报告内容 1.选题背景(含国内外相关研究综述及评价)与意义。 对于电影片名的误译及对策的课题，国内外学者都有很多研究，国内学者付有龙、冯小霞、刘显才等对英文电影片名的翻译及误译都有深入研究;国外学者也就这一方向有相关研究，如，和等的研究较为深入，他们关于英文电影名称的特点与功能﹑电影名称的误译以及翻译方法的研究具有代表性。 国内学者付有龙就电影片名的误译方面做了相关研究，他在电影评价上发表的《电影片名误译及其翻译方法》得出电影片名的误译是由多方面因素引起的，包括：对电影文化内涵缺乏了解，过度追求商业利润，过分追求系列模式化等。 国外学者的talking about the movie name translation对电影片名翻译的原则和方法提供了更好的论证，他认为电影片名的翻译应该遵循翻译的原则，而且不同类型的电影片名应该用适合的翻译方法来翻译，这样才可以更好地避免误译的发生。 论文具有一定的学术性、现实性、前沿性、针对性或新颖性;与社会、生活相结合，论文研究的英文电影片名的误
译现象越来越受到学术界重视，与人们生活息息相关。根据国内外学者的研究，论文分析了英文电影片名的特征和功能，为研究英文电影片名的翻译提供更好的基础，透析英文电影片名的误译现象和误译原因，总结英文电影片名翻译的原则和适合不同英文电影片名翻译的翻译方法。该论文的研究有利于减少误译引起的麻烦，提高英文电影片名的翻译水平，从而更好地减少文化隔阂，有利于电影业的更好发展。 2. 选题研究的方法与主要内容。 在收集资料，阅读相关文献的基础上，与指导教师讨论，共同确定选题，列出论文提纲，并拟采用例证法，分析法，比较法，推导论述法等方法进行论文撰写。 论文主要研究英文电影片名的误译以及对误译提出的对策，通过综合归纳英文电影片名的特点、作用，结合英文电影片名的翻译原则以及翻译方法，以rain man, bad company，american beauty, original sin等多部外国电影片名的翻译为实例，试图从电影片名翻译错误的视角，就英文电影片名的误译以及对策这一论题进行深入探讨，旨在达成减少英文电影片名的误译以及减少误译带来的麻烦，从而更好地发挥电影片名的作用以及使外国电影更好地被中国人接受和认可的目的。 3. 研究条件及可能存在的问题。
摘要 本次课程设计的题目是“A星算法的演示系统”，A*算法在人工智能中是一种典型的启发式搜索算法,这是一种在图形平面上，有多个节点的路径，求出最低通过成本的算法。常用于游戏中的NPC的移动计算，或在线游戏的BOT的移动计算上。本次课程设计要求能够演示出整个算法的执行过程，能够进行单步演示，动态演示，把算法的执行过程的精髓演示出来。 在对算法充分了解的基础上，演示算法的执行过程，就要涉及到图像的绘制，而对于图像的编程，显然高级语言有其开发效率高的特点，java强大的运算和图形展示功能，使图像编程变得更加的简单和直观。本课题基于eclipse的java集成开发环境，设计并实现了A星算法的演示系统，展示A星算法如何进行启发式搜索和寻路的过程。实现了设置起点、设置终点、设置障碍、清除障碍、直接寻路、单步寻路、动态寻路、重新寻路、添加默认障碍这些功能的操作。使用者能够通过自己的要求进行A星算法的演示和使用，本软件充分展示A星算法的执行过程。 关键字：A*算法，启发式搜索，java
Abstract The topic of the course design is"A star algorithm demo software", A * algorithm in artificial intelligence is A kind of typical heuristic search algorithm, this is A graphics in the plane ,have more than one node path, the algorithm of minimum through cost.it often be used in the game of mobile computing of NPC, or online games on mobile computing of BOT.The course design requirs to demonstrate the implementation process of the whole algorithm, can be single step demo, dynamic demonstration, the essence of the execution process of algorithm demo. on the basis of full understanding of the algorithm, Demonstrateing the algorithm implementation process will involve the Graph drawing, and the programming on image, obviously a high-level language has the characteristics of its development of high efficiency, Java powerful computing and graphics display function, make the image programming more simple and intuitive.This project is based on eclipse's Java integrated development environment, A star algorithm demo software was designed and implemented, showing how A star algorithm of heuristic search and pathfinding.Implements set the starting point and end point, barriers, clear obstacles, directly pathfinding, single step pathfinding, dynamic pathfinding, pathfinding again, add default barrier function of these operations.the user can use the software according to their requirments, the software fully shows the execution of A star algorithm. Keywords：AStar arithmetic ，heuristic search，java