開題報告
一、研究的目的、意義及國內外現狀和發展趨勢
通常經影象資訊輸入系統獲取的源影象資訊中都含有各種各樣的雜訊與畸變。例如感測器獲取的遙感影象含有大量地物特徵資訊，在影象上這些地物特徵資訊以灰度形式表現出來，當地物特徵間表現的灰度差很小時，目視判讀就無法認辨，而影象增強的目的就是（1）採用某種技術手段，改善影象的視覺效果、工藝的適應性，使影象更清晰，目標物更突出。（2）將影象轉換成一種更適合與人或機器進行分析處理的形式。
它不是以影象保真度為原則，而是通過處理設法有選擇地突出便於人或機器分析某些感興趣的資訊，抑制一些無用的資訊，以提高影象的使用價值。因此影象增強的實質是增強感興趣地物和周圍地物影象間的反差。
現階段國內外普遍使用的影象增強的方法分為光學增強方法和數字增強方法兩種。光學增強處理採用光學儀器進行。其特點是快速、簡易，操作方法容易掌握，儀器和處理材料費用較低，目前在遙感中廣泛使用。
但光學儀器功能比較單一，對各種增強方法的適應性比數字處理裝置差。數字增強處理是採用數字影象計算機系統進行。其特點是快速、功能全，還能應用光學方法無法進行的一些演算法對影象增強。
其主要增強技術從增強的作用域出發包括空間域增強（對影象畫素灰度進行操作，即直接對影象進行增強處理）和頻率域增強（在影象的某個變換域內，對影象進行操作，修改變換後的係數，例如付立葉變換、dct變換等的係數，然後再進行反變換得到處理後的影象，以此達到增強的目的）兩種。
嚴格來講，圖形影象處理技術常常是光學技術和數字技術相結合，在未來的21世紀可能採用純數字技術。
總的說來，21世紀圖形影象要向高質量化方面發展。高質量化內容包括6個方面，即高解析度、高速度、立體化、多**化、智慧型化和標準化。
二、閱讀的文獻資料和本課題的主攻方向
文獻資料：
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3) 張宇，王希勤，彭應寧。一種用於夜間影象增強的演算法。清華大學學報自然科學版，2023年，39卷，第9期。
4) 李叔梁。話說影象處理。北京師範大學現代教育技術研究所，1999。
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13) 黃維通，姚瑞霞。visual c++程式設計教程。機械工業出版社，2001。
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17) 譚浩強。c程式設計。清華大學出版社，1991。
主攻方向：
掌握用visual c++高階語言程式設計的基本知識，能用該語言實現影象讀取和顯示影像；掌握影象增強處理的各種演算法及其應用；程式設計實現影象常用增強演算法，分析演算法的優缺點及應用。
三、主要研究內容及技術路線
在此次畢業設計中，我主要研究的是利用visual c++程式設計實現讀取、顯示影象和設計幾種主要演算法以實現影象的增強。
1、 點運算中的直方圖修正
影象直方圖是影象處理中一種十分重要的影象分析工具，它描述了一幅影象的灰度級內容，任何一幅影象的直方圖都包含了豐富的資訊，它主要用在影象分割，影象灰度變換等處理過程中。從數學上來說影象直方圖是影象各灰度值統計特性與影象灰度值的函式，它統計一幅影象中各個灰度級出現的次數或概率；從圖形上來說，它是乙個二維圖，橫座標表示影象中各個畫素點的灰度級，縱座標為各個灰度級上影象各個畫素點出現的次數或概率。
直方圖修正可使影象的灰度間距拉開或使灰度分布均勻，從而增大反差，使影象細節清晰，達到增強的目的。它通常有直方圖均衡化（將原影象的直方圖通過變換函式修正為均勻的直方圖，然後按均衡直方圖修改原影象）和直方圖規定化（使原影象灰度直方圖變成規定形狀的直方圖而對影象做修正的增強方法）兩類。
在實際操作中，先利用vc++程式設計在乙個對話方塊中顯示乙個影象的直方圖，再程式設計實現直方圖均衡化的修正方法，將原影象變換為直方圖均衡的影象。最後比較均衡前後的影象和直方圖。
2、 實現空間域中的模板操作
假設影象是由許多灰度恆定的小塊組成，相鄰畫素間或屬於同一集合體的畫素間存在很高的空間相關性，而雜訊則是統計獨立的。這樣就可以在空間域中利用模板對影象進行處理。這種增強處理的方法就是在被處理像元周圍的像元參與下進行運算處理，使輸出影象上每個畫素的灰度值是由輸入影象中以對應畫素為中心的鄰域中多個畫素的灰度值計算出來的，它主要用於影象平滑和銳化。
任何一幅原始影象，在獲取和傳輸等過程中，會受到各種雜訊的干擾，使影象退化，質量下降，影象模糊，特徵淹沒，對影象分析不利。為了抑制雜訊改善影象質量所進行的處理稱影象平滑或去噪。而一般來說，影象的能量主要集中在其低頻部分，雜訊所在的頻段主要在高頻段，因此，影象的平滑是使影象中高頻成分消退，即平滑影象的細節，使其反差降低，儲存低頻成分。
但由於系統中所要提取的邊緣資訊也主要集中在其高頻部分，影象平滑往往使影象中的邊界、輪廓變的模糊，為了減少這類不利效果的影響，這就需要利用影象銳化技術。影象銳化處理的目的是為了使影象的邊緣、輪廓線以及影象的細節變的清晰，也就是使影象細節的反差提高。
在實際操作中，採用模板的方法程式設計定義乙個5*5加權模板，實現影象平滑和銳化，分析結果。
3、 實現頻率域中的影象增強
通過傅利葉變換可以將空間域影象變換成頻率域影象。在經過一次傅利葉逆變換，又能將頻率域影象變成空間域影象。依據這樣的關係，我們可以通過修改頻譜的方法來增強影象中某些資訊或壓抑另一些資訊。
最常用的方法是濾波。所謂濾波是讓影象頻譜中某些頻率成分通過，阻止另一些頻率成分通過。
從頻率域來考慮，由於雜訊主要集中在高頻部分，為去除雜訊改善影象質量，就可以採用低通濾波器來抑制高頻部分，然後再進行逆傅利葉變換獲得濾波影象，就可以達到平滑影象的目的。影象模糊的實質是因為其高頻分量被衰減，因此要消除模糊，突出邊緣，則採用高通濾波器讓高頻部分通過，使低頻成分削弱，再經逆傅利葉變換得到邊緣銳化的影象。
在實際操作中，是通過程式設計分別實現理想低通濾波器和指數高通濾波器，達到影象增強的目的，並分析結果。
技術路線：
查閱整理有關遙感影像增強的技術資料，掌握遙感影像處理的各種增強演算法及應用
↓學習用visual c++程式設計的基本知識
↓程式設計實現遙感影像的讀取和顯示
↓以在空間域實現遙感影像增強為主進行演算法設計和程式編制
↓通過程式除錯和試驗，用不同方法對所給影像進行增強，並比較結果
四、工作的主要階段、進度及完成時間
第三、四、五周： 演算法設計和程式編制
第六、七周： 程式除錯和試驗
第八、九周： 撰寫**
第十周答辯
二維數字影象處理開題報告
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