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数字图像处理课程设计指导书哈尔滨工业大学（威海）电子与信息工程系2011年5月目录一.课程设计的目的...................................................................................................1二.设计要求...............................................................................................................2三.进度安排...............................................................................................................3四.考核及评分标准...................................................................................................4五.课程设计内容与要求...........................................................................................5题目一：图像处理软件..........................................................................................5题目二：数字水印..................................................................................................6题目三：车牌识别..................................................................................................7题目四：超分辨率重建..........................................................................................8题目五：织物密度检测..........................................................................................9题目六：工件尺寸的图像测量............................................................................10题目七：低比特率图像压缩................................................................................11题目八：运动目标的检测..................................................................................12题目九：运动目标的跟踪..................................................................................13题目十：图像复原处理软件................................................................................14六.课程设计文档提交与要求.................................................................................16哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-1-一.课程设计的目的数字图像处理，就是用数字计算机及其他有关数字技术，对图像进行处理，以达到预期的目的。随着计算机的发展，图像处理技术在许多领域得到了广泛应用，数字图像处理已成为电子信息、通信、计算机、自动化、信号处理等专业的重要课程。数字图像处理课程设计是在学习完数字图像处理的相关理论后，进行的综合性训练课程，其目的是：1、使学生进一步巩固数字图像处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；2、增强学生应用Matlab编写数字图像处理的应用程序及分析、解决实际问题的能力；3、尝试所学的内容解决实际工程问题，培养学生的工程实践能力。哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-2-二.设计要求1、按照设计任务书要求，使用Matlab软件独立完成设计任务，鼓励使用C语言编程实现；2、根据设计任务写出设计工作小结，对设计过程所进行的有关步骤进行理论分析，并对完成的设计作出评价，总结自己整个设计工作中的经验教训、收获；3、编写课程设计说明书，说明书必须按照统一格式打印，装订成册，字数一般不少于三千字；哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-3-三.进度安排本课程设计时间为2周；序号设计内容所用时间1熟悉Matlab语言，学习使用图像处理工具箱和GUI编程2天2设计实验方案（利用已掌握基本知识、原理，提出设计具体方案，拟订设计步骤，独立完成操作，记录数据，分析结果）分析题目，查找相关资料。确定方案：流程图、使用工具、基本算法，公式等等。进行设计，编写程序代码。3天3上机调试程序，修改并完善设计3天4编写文件、完成设计报告、验收答辩2天合计2周哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-4-四.考核及评分标准课程考核分三部分，一部分是上机率，占10%；第二部分是课程设计完成情况验收成绩，占60%；第三部分为课程设计报告，占30%。课程设计评分基本标准如下表：评定项目评分成绩1．设计内容合理、方案正确，具有可行性（30分）2．设计结果（软件程序）正确（20分）3．创新性(10分)4．设计报告规范、分析正确，参考文献充分（30分）5．答辩（10分）总分备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-5-五.课程设计内容与要求本课程设计包含有10个可选内容，学生需独立完成其中的一个内容。题目一：图像处理软件设计内容及要求：（1）、独立设计方案，实现对图像的3种以上处理（比如：底片化效果、灰度增强、图像复原等等），并至少对其中一种处理方法独立编程实现，不能完全使用工具箱中的函数。（2）、参考photoshop软件，设计软件界面，对处理前后的图像以及直方图等进行对比显示；（3）、将实验结果与其他软件实现的效果进行比较、分析。总结设计过程所遇到的问题。参考方案1、实现图像处理的基本操作学习使用matlab图像处理工具箱，利用imread（）语句读入图像，例如image=imread（flower.jpg），对图像进行显示(如imshow（image）)，以及直方图计算和显示。2、图像处理算法的实现与显示针对课程中学习的图像处理内容，实现至少三种图像处理功能，例如模糊、锐化、对比度增强、复原操作。改变图像处理的参数，查看处理结果的变化。自己设计要解决的问题，例如引入噪声，去噪；引入运动模糊、聚焦模糊哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-6-等，对图像进行复原。3、参照“photoshop”软件，设计图像处理软件界面可设计菜单式界面，在功能较少的情况下，也可以设计按键式界面，视功能多少而定；参考matlab软件中GUI设计，学习软件界面的设计。题目二：数字水印设计内容及要求：为保护数字图像作品的知识产权，采用数字水印技术嵌入水印图像于作品中，同时尽可能不影响作品的可用性，在作品版权发生争执时，通过提取水印信息确认作品版权。通常情况下，水印图像大小要远小于载体图像，嵌入水印后的图像可能遇到噪声、有损压缩、滤波等方面的攻击。因此，评价水印算法的原则就是水印的隐藏性和抗攻击性。根据这一要求，设计水印算法。（1）、查阅文献、了解数字水印的基本概念。（2）、深入理解一种简单的数字水印嵌入与提取方法。（3）、能够显示水印嵌入前后的载体图像。（4）、能够显示嵌入与提取的水印。（5）、选择一种以上攻击方法，测试水印算法的鲁棒性等性能。参考方案1、对水印图像进行编码置乱（可采用伪随机码，提高水印图像的隐蔽性）；2、对图像进行子图像分解（如8*8），对子块分别进行DCT变换；3、对DCT系数按照zig-zag排序进行排列，选择一中频系数，对该中频系数相邻的系数进行水印嵌入哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-7-4、低通滤波检验水印算法的抗攻击性。5、设计数字水印的软件界面。题目三：车牌识别设计内容及要求：在交通管理过程中，通常采用视频监控方式对闯红灯和超速等违章车辆进行监督。对违章车辆，需要自动检测车牌信息，提取车牌号码，以便查找车主信息和监督管理。国内常用的一般车牌通常是是蓝底白字，长宽比3:1。1、对车牌图像进行预处理，然后进行车牌定位；2、进行字符分割；2、对车牌中的数字和字母进行提取和识别（对汉字不作要求）；（提高部分）3、要求自行设计方案、编写代码实现上述功能。参考方案1、对图像进行预处理，增加图像的对比度；2、根据图像的颜色对车牌区域定位2、对图像进行旋转、二值化操作，并进行水平投影操作，根据直方图峰值和谷值对字符进行分割；3、可采用模板匹配方法，对数字和字母进行识别，并输出识别后的结果。4、设计车牌识别的软件界面。哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-8-题目四：超分辨率重建在视频监控、图像追踪等应用中，由于图像摄取系统的分辨率较低，图像较为模糊，使得目标识别等问题变得困难。现有一幅低分辨率图像，图像大小为500*500，试通过插值技术提高图像分辨率。由于常规的图像插值技术可能导致图像边缘模糊，试设计一种超分辨率重建技术，使得图像边缘尽可能保持较好的陡峭性。要求完成功能：1、在空域中将图像放大2倍，4倍；2、在DCT域放大2倍，4倍；3、在DCT域增强图像高频信息，保持边缘陡峭度；4、若对图像子图像分解后使用DCT，观察增强后的图像是否存在块效应；4、设计软件界面。参考方案1、采用插值技术对图像放大2、考虑到图像较大情况下DCT的计算量较大，将图像分解为若干子图像；3、在DCT域对图像进行插值放大；4、设计同态滤波器，对高频信号进行增强；5、反变换回空域图像。哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-9-题目五：织物密度检测在织物单位长度中排列的经纬纱根数，称为织物的经纬纱密度。织物密度的计算单位以公制计，是指10cm内经纬纱排列的根数。密度的大小，直接影响织物的外观，手感，厚度，强力，抗折性，透气性，耐磨性和保暖性能等物理机械指标，同时他也关系到产品的成本和生产效率的大小。经纬密度的测定方法可以采用直接测数法。直接测数法是凭借照布镜或织物密度分析镜来完成。织物密度分析镜的刻度尺长度为5cm,在分析镜头下面，一块长条形玻璃片上刻有一条红线，在分析织物密度时，移动镜头，将玻璃片上红线和刻度尺上红线同时对准某两根纱线之间，以此为起点，边移动镜头边数纱线根数，直到5cm刻度线为此。输出之纱线根数乘以2，即为10cm织物的密度值。在点数纱线根数时，要以两根纱线之间的中央为起点，若数到终点时，超过0.5根，而不足一根时，应按0.75根算；若不足0.5根时，则按0.25根算。织物密度一般应测得3-4个数据，然后取其算术平均值为测定结果。这种计数的方式可以使用图像处理技术自动来完成，设计一应用程序完成织物密度检测。要求完成功能：1、能够读取和存储图像，对图像进行去噪和对比度增强；2、对任意指定的距离范围内的织物进行自动经纬纱根数计数；3、设计软件界面。参考方案哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告-10-1、读取已获得的需要测量的织物的图像