图像处理系统文档

1、1. 系统功能分析 通常来讲，用户对应用问题的理解,描述以及他们对目标软件的要求往往具有片面性，主观性，这些形成了精确软件开发的主要障碍。为了开发出真正满足用户需求的软件，首先必须清楚用户的要求。用户软件需求的理解是软件开发人眼开发出好的软件产品的前提条件，只有需求分析阶段得充分，最终设计并实现的软件才能最大可能地符合用户的要求，使用户满意。首先我们对图像处理系统进行系统地分析，确定系统必须完成哪些功能，对整个目标系统提出完整，准确，清晰，具体的要求。读者可以根据需要或兴趣适当地添加其他功能模块。 我们设计的图像处理软件具有以下功能模块：（1） 图像信息的导入，保存，关闭模块 在这个功能模块中

2、，主要提供图像的导入，图像保存和关闭图像功能，从而使得用户可以选择合适的图像输入，经过适当的加工处理后，达到用户的需求，最后将处理后的图像进行保存。 用户可以将感兴趣的图像导入系统，同时也可以重新选择另一图像进行处理。这一模块主要为了帮助用户方便，自如地收集，导入感兴趣的图像资料，为后续的图像处理打下基础。（2） 图像变换功能模块 在图像处理中，对图像信息进行变换的目的是简化处理。由于图像阵列非常大，直接在空间域中进行处理涉及的计算量很大。因此，往往采用各种图像变换的方法，如傅里叶交换，沃尔什变换，离散余弦变换等间接处理技术，将空间域的处理变换为变换域处理，这样不仅可以减少计算量，而且可获得更

3、有效的处理（如傅里叶变换可在频域中进行数字滤波处理）。目前研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性，它在图像处理中也有着广泛而有效的应用。用户可以根据自己的需要对图像进行不同的变换，从而提取有用的信息。 在这个模块中，主要提供图像的线性变换，几何变换，正交变换，小波变换，RGB->HIS变换和HIS->RGB变换。其中在线性变换中提供反色变换；几何变换中提供图像平移，X镜像变换，Y镜像变换，逆时针旋转，图像缩放等变换；在正交变换中提供傅里叶变换，傅里叶反变换，离散余弦变换，沃尔什-哈达玛变换。（3） 图像增强处理模块 图像增强是为了提供图像的质量，如去除噪声，提高图像的清

4、晰度等。图像增强不考虑图像质量差的原因，而是突出图像中感兴趣的部分。如强化图像高频分量可使图像中的物体轮廓清晰，细节明显；强化低频分量可减少图像中噪声影响。 图像锐化处理的目的是为了使图像的边缘，轮廓线以及图像中的细节变得清晰，经过平滑的图像变得模糊的根本原因是图像受到了平均或积分运算，因此对其进行逆运算（如微分运算）就可以使图像变得清晰。 这个模块主要提供以下功能：图像平滑，中值滤波，梯度锐化，laplace锐化，高通滤波，伪彩色编码，直方图均衡等。（4） 图像复原模块 一般情况下，各类图像在图像的传送和转换过程中，由于受到多种因素的影响，总要造成图像的某些降质，如图像模糊，是真，有噪声等。

5、要获得完美的图像效果，必须对这些图像进行改善处理。图像复原技术的目的就是尽可能复原被退化图像的本来面目。 图像复原要求对图像质量差的原因有一定的了解，一般来讲，应根据图像降质过程建立“降质模型”，再采用某种滤波方法，恢复或重建原来的图像。（5） 图像分析模块 图像分析是数字图像处理中的关键技术之一。图像分析是将图像中有意义的特征部分提取出来，其有意义的特征有图像中的边缘，区域等，这是进一步进行图像识别，分析和理解的基础。虽然目前已研究出不少边缘提取，区域分割的方法，但还没有一种普遍适用于各种图像的有效方法。因此，对图像分割的研究还在不断深入之中。图像分析技术是目前图像处理中心研究的热点之一。

6、这个模块主要提供边缘检测，图像分割功能，其中边缘检测中又可以分为Robert算子，Sobel算子，Perwitt算子，Gauss-laplace算子等。 此外，还有选择工跟那个，如： 图像形态学变换。图像的形态学变换是分析几何形状和结构数学方法。 模式识别模块图像匹配模块。图像匹配就是把不同时间，不同成像条件下对同一景物获取的两幅或多幅图像在空间上对准，或根据已知模式到另一幅图中寻找相应的模式。数据融合模块。异常处理，等等。2. 场景分析和开发场景是从单个执行者角度来观察目标软件系统的功能和外部行为。这种功能是通过系统与用户之间的交互表征的。通过对系统软件的需求分析和功能模块的分析，我们可以对

7、场景进行完整的描述。可以想象一下我们再使用基于以上功能的图形处理软件时，会出现哪些具体的场景，然后对这些场景进行完整的描述。通过对“图像处理系统”的初步需求描述，该系统包括如下场景：图像信息的导入场景，图像变换场景，图像增强场景，图像复原场景，图像形态学变换场景，图像分析场景，模式识别场景，图像匹配场景，数据融合场景和图像保存场景。（1） 图像信息导入场景 用户对图像进行处理，必须先导入一幅图像，所以我们抽象出图像信息的导入场景。如图所示。场景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件图像信息导入用户系统已打开1. 打开系统主界面2. 选择文件菜单的导入图像命令并选择图像3. 对图像类型进行合法性

8、检测，若合法，则4，否则24. 将用户所要处理的图像导入系统中图像导入，并在图像显示界面显示，用户作相应的处理 （2） 图像变换场景图像导入后要对图像进行各种处理，首先对其进行变换处理。图像的变换处理包括很多类型，如图像的几何变换，图像的正交换等。场景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件图像变换用户系统已打开1. 打开系统主页面2. 选择“图像变换”菜单中几何变换，正交变换，小波变换，RGB->HIS变换和HIS->RGB变换中的任意一种变换3. 系统对图像进行相应的处理，并在显示界面显示图像做相应的变换并在图像显示界面显示，用户可以对其他的处理（3） 图像增强场景图像的增强包括

9、图像的平滑，中值滤波，图像的锐化等。场景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件图像增强用户系统已打开，图像已导入1. 选择图像增强菜单2. 在图像增强菜单中根据用户需要在图像平滑，中指滤波，梯度锐化，Laplace锐化，高通滤波，伪彩色编码，直方图均衡选择需要的增强方式3. 系统对图像作相应的处理4. 显示界面将处理后的图像显示给用户图像已作相应的增强，并在图像显示界面显示，用户可以作其他处理（4） 图像复原场景由于图像噪声及图像模糊问题，这里引入图像复原场景。场景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件图像复原用户系统已打开，图像已导入1. 选择图像复原菜单2. 系统对图像作相应的处理3. 显

10、示界面将处理后的图像显示给用户图像已复原，并在图像显示界面显示，用户可以作其他处理（5） 图像形态学变换场景场景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件图像形态学变换用户系统已打开，图像已导入1. 选择形态学变换菜单2. 系统对图像作相应的处理3. 显示界面将处理后的图像显示给用户图像已作相应处理，并在图像显示界面显示，用户可以作其他处理（6） 图像分析场景场景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件图像分析用户系统已打开，图像已导入1. 选择图像分析菜单2. 在图像分析菜单中根据用户需要在边缘检测，图像分割分析中选择算子，其中边缘检测分为Robert算子，Sobel算子，Perwitt算子，Ki

11、rsh算子，Gauss-laplace算子图像已作相应处理，并在图像显示界面显示，用户可以作其他处理(7)模式识别场景场景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件图像信息导入用户系统已打开，图像已导入1. 选择模式识别菜单2. 系统对图像做相应的处理3. 显示界面将处理后的图像显示给用户图像已作相应处理，并在图像中显示，用户可以作其他处理（7） 图像匹配场景场景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件模式识别用户系统已打开，图像已导入1. 选择模式识别菜单2. 系统对图像作相应处理3. 显示界面将处理后的图像显示给用户图像已作相应处理，并在图像显示界面显示，用户可以作其他处理（8） 图像匹配场景场

12、景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件图像匹配用户系统已打开，图像已导入1. 选择图像匹配菜单2. 系统对图像做相应处理3. 显示界面将处理后的图像显示给用户图像已作相应处理，并在图像显示界面显示，用户可以作其他处理（9） 数据库融合场景场景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件数据融合用户系统已打开，图像已导入1. 选择数据融合菜单2. 系统对图像作相应3. 显示界面将处理后的图像显示给用户图像已作相应处理，并在图像显示界面显示，用户可以作其他处理（10） 图像保存场景场景名称参与实行实例前置条件事件流后置条件图像匹配用户系统已打开，图像已导入1. 打开系统主界面2. 选择文件菜单中的保存

13、图像3. 将已做处理的图像，或打开但不作处理的图像保存到图像库图像保存到目标文件夹我们队抽象的场景进行了详细地描述，在这里简单滴介绍一下如何获取场景。以下问题将有助于读者获取场景： 我们设计的软件系统有哪些执行者(Actor，可以是人或者从当前系统得到信息的外部系统)？ 执行者希望完成哪些任务？ 执行者希望得到哪些信息？信息的产生着是谁？谁来对其修改？ 执行者做了动作后需要通知哪些对象？对象接收信息后有什么外部行动？ 系统将通告执行者哪些事件？3.基于场景生成用例 从外部用户的角度来看，一个用例是由一名执行者的目标联系在一起的一组案况。从系统本身来讲，一个用例代表系统执行的一系列动作，动作执行

14、的结果能够被多个外部的执行者所观察。下面我们队用例进行描述，并用活动图表示用例，同时生成该图像处理系统的用例图。（1） 抽象用例 图像信息的导入a. 用例描述，如图场景名称参与执行者实例前置条件 主事件流辅事件流后置条件图像信息的导入用户系统已打开1.打开系统主界面2.选择文件菜单中的导入图像并选择图像3.对图像类型进行合法性检查，若合法，则到4，否则到24.将用户要处理的图像导入系统中无图像导入，并在图像显示界面显示，用户可以作相应的处理b. 用活动图表示用例，如图 图像变换用例。a. 用例描述，如图场景名称参与执行者实例前置条件 主事件流辅事件流后置条件图像变换处理用户，图像显示器系统已打开，图像已导入1打开系统主界面2选择图像变换菜单中几何变换，正交变换，小波变换，RGB- > HIS