基于路面破损检测的数字图像增强的研究与应用开题报告报告

毕业设计（论文）开题报告题目基于路面破损检测的数字图像增强的研究与应用学生姓名、学号 专业 指导教师姓名 职称 应包括课题研究的背景、意义、文献综述；课题研究的基本内容、重点难点及要解决的主要问题；课题研究计划与写作提纲等。(3000字以上)一、课题研究背景、意义、文献综述1、课题背景：近几十年来，我国以及世界其他各国在路的建设方面高速发展，同时也很好地促进了经济的发展。然而，伴随着时间的推移，路总是有损耗的。那么，随之而来的一个问题就是路的建后保养维护。为了能够更好地对路进行保养维护，那就必须要定期对路面状况进行调查，以便及时发现路面破损。在此过程中，路面破损情况发现的及时与否，不仅影响路人的行走，也决定着维护费用的高低。在现实中，路面破损检测系统检测到墓处路面有破损并拍下图像，由于室外光照度不够均匀造成图像灰度过于集中、由CCD（摄像头）获得的图像经过A/D（数/模转换，该功能在图像系统中由数字采集卡来实现）转换、线路传送都会产生噪声污染等原因，导致图像的质量降低，轻者表现为图像不干净，看不清细节；重者表现为图像模糊不清，无法分清图像显示情况。因此，在对图像进行分析之前，必须要对图像质量进行改善。于是，近年来数字图像增强技术快速发展，其对路面破损检测的数字图像增强至关重要。图像增强是指增强图像中的有用信息，它可以是一个失真的过程，其目的是要改善图像的视觉效果，针对给定图像的应用场合，有目的地强调图像的整体或局部特性，将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大图像中不同物体特征之间的差别，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要。MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。2、研究意义：图像增强是数字图像处理最简单和最有吸引力的领域，同事图像增强处理也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。其指根据特定的需要突出图像中的重要信息，同时减弱或去除不需要的信息。从不同的途径获取的图像，通过进行适当的增强处理，可以将原本模糊不清甚至根本无法分辨的原始图像处理成清晰的富含大量有用信息的可使用图像，有效地去除图像中的噪声、增强图像中的边缘或其他感兴趣的区域，从而更加容易对图像中感兴趣的目标进行检测和测量。处理后的图像是否保持原状已经是无关紧要的了，不会因为考虑到图像的一些理想形式而去有意识的努力重现图像的真实度。图像增强的目的是增强图像的视觉效果，将原图像转换成一种更适合于人眼观察和计算机分析处理的形式。它一般要借助人眼的视觉特性，以取得看起来较好地视觉效果，很少涉及客观和统一的评价标准。增强的效果通常都与具体的图像有关系，靠人的主观感觉加以评价。图像增强的应用领域也十分广阔并涉及各种类型的图像。本文主要研究基于路面破损检测的数字图像增强。3、文献综述图像增强的通用理论是不存在的。当图像为视觉解释而进行处理时，由观察者最后判断特定的效果。图像质量的视觉评价是一种高度主观的过程，因此我们定义一个“理想图像”标准，通过这个标准比较算法的性能。当为机器感知而处理图像时，这个评价任务就会容易一些。例如，在一个特征识别的应用中，不考虑诸如计算需求之类的问题，最好的图像处理方法是一种能得到最好的的机器可识别结果的方法。无论怎么样，甚至在把一个明确的性能指标加于这个问题的情况下，在选择特定的图像增强方法之前，常常需要关于实验和误差的一个特定量。本文主要研究图像增强的方法，采用MATLAB平台实现图像增强。参考文献：1 冈萨雷斯. 数字图像处理的MATLAB实现（第2版）M.北京：清华大学出版社，2013.2冈萨雷斯数字图像处理 M.北京：电子工业出版社，2005：80-215. 3彭真明.光电图像处理及应用M.西安：电子科技大学出版社，2008：71-75.4Hsiao Shih-Wen,Chuang Jiun-Chau.A reverse engineering based approach for product form designJ.Design Studies,2013,24(2):155-171.5Chau K W,Albermani F.A coupled knowledge-based expert system for design of liquid-retaining structures J.Automation in Construction,2013,12(5):589-602.二、课题研究的基本内容、重点难点及要解决的主要问题1、课题研究的基本内容1）数字图像增强的基本原理图像增强的方法是通过一定手段对原图像附加一些信息或变换数据，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，使图像与视觉响应特性相匹配。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。图像增强技术根据增强处理过程所在的空间不同，可分为基于空域的算法和基于频域的算法两大类。基于空域的算法处理时直接对图像灰度级做运算基于频域的算法是在图像的某种变换域内对图像的变换系数值进行某种修正，是一种间接增强的算法。2） 数字图像增强方法的分类图像增强可分成两大类：频率域法和空间域法。“频域”处理技术是以修改图像的傅里叶变换为基础的；“空间域”一词是指图像平面本身，这类方法是以对图像像素的直接处理为基础的。前者把图像看成一种二维信号，对其进行基于二维傅里叶变换的信号增强。采用低通滤波（即只让低频信号通过）法，可去掉图中的噪声；采用高通滤波法，则可增强边缘等高频信号，使模糊的图片变得清晰。具有代表性的空间域算法有局部求平均值法和中值滤波（取局部邻域中的中间像素值）法等，它们可用于去除或减弱噪声。3） 直方图处理直方图是多种空间域处理技术的基础。直方图操作能力能有效地用于图像增强。除了提供有用的图像统计资料，直方图固有的信息在其他图像处理应用中也是非常有用的，如图像压缩与分割。直方图在软件中易于计算，也适用于商用硬件设备，因此，它们成为了实时图像处理的一种流行工具。4） 平滑空间滤波器平滑空间滤波器用于模糊处理和减少噪声。模糊处理经常用于预处理，例如在提取大的目标之前去除图像中的一些琐碎细节、桥接直线或曲线的缝隙。通过线性滤波器和非线性滤波器的模糊处理可以减少噪声。5） 锐化空间滤波器锐化处理的主要目的是突出图像中的细节或者增强被模糊了的细节，这种模糊不是由于错误操作造成的，就是特殊图像获取图像的固有影响。图像锐化处理的方法多种多样，其中也包括多种应用，从电子印像和医学成像到工业检测和军事系统的制导等等。6） 平滑的频域滤波器波形边缘和其他尖锐变化（如噪声）在图像的灰度级中主要出于傅里叶变换的高频部分。因此，平滑（模糊）可以通过衰减指定图像傅里叶变换中高频成分的范围来实现。7） 频域锐化滤波器通过衰减傅里叶变换的高频部分可以使图像模糊。由于在灰度级的边缘和其他地方的急剧变化与高频成分有关，所以图像的锐化能够在频域用高通滤波器处理实现，而衰减低频成分并不会扰乱傅里叶变换的高频信息。我们认为只有零相移滤波器是放射性对称的。2、 重点难点 1）理解数字图像增强的基本原理和方法；2）图像增强的频域方法；3）用MATLAB语言编写程序实现路面缺陷检测图像增强；3、要解决的主要问题1）正确理解数字图像增强的基本原理；2）熟悉MATLAB软件的应用并完成编写程序；三、课题研究计划与写作提纲1、课题研究计划1）查阅资料、确定整体实现方案，完成开题报告（2015年3月2日2015年4月5日）2）研究并实现光电图像增强；编写程序（2015年4月6 日2015年5月3日）3）撰写、修改毕业论文（2015年5月 4 日2014年5月17日）4）论文审查、提交（2015年5月18 日2015年6月5日）5）毕业设计答辩（2015年6月6 日2015年6月12日）2、写作提纲第一章 绪论第二章