基于DM642平台的图像灰度变换方法研究与实现毕业设计论文.doc

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1、 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 题 目：基于 DM642 平台的图像灰度变换方法研究与实现 毕业论文（设计）原创性声明毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的本人所呈交的毕业论毕业论文（文（设计设计）是我在）是我在导师导师的指的指导导下下进进行的研究工作及取得的研究成行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除文中已果。据我所知，除文中已经经注明引用的内容外，本注明引用的内容外，本论论文（文（设计设计）不包含其他个人已）不包含其他个人已经发经发表或撰表或撰 写写过过的研究成果。的研究成果。对对本本论论文（文（设计设计）的研究做出重要）的研究做出重要贡贡献的个人和集体，均已在文中作了

2、明确献的个人和集体，均已在文中作了明确 说说明并表示明并表示谢谢意。意。 作者作者签签名：名： 日期：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明毕业论文（设计）授权使用说明 本本论论文（文（设计设计）作者完全了解）作者完全了解*学院有关保留、使用学院有关保留、使用毕业论毕业论文（文（设计设计）的）的 规规定，学校有定，学校有权权保留保留论论文（文（设计设计）并向相关部）并向相关部门门送交送交论论文（文（设计设计）的）的电电子版子版 和和纸质纸质版。有版。有权权将将论论文（文（设计设计）用于非）用于非赢赢利目的的少量复制并允利目的的少量复制并允许论许论文（文（设设 计计） ）进进入学校入学校图书馆图书

3、馆被被查阅查阅。学校可以公布。学校可以公布论论文（文（设计设计）的全部或部分内容。）的全部或部分内容。 保密的保密的论论文（文（设计设计）在解密后适用本）在解密后适用本规规定。定。 作者作者签签名：名： 指指导导教教师签师签名：名： 日期：日期： 日期：日期： 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300 字左右） 、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）

4、正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文 科类论文正文字数不少于 1.2 万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他 人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国 家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设

5、计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它 毕业设计毕业设计（ （论论文）文）诚诚信声明信声明书书 本人声明：本人所提交的毕业论文基于 DM642 平台的图像灰度 变换方法研究与实现是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果， 论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；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注明并表示 感谢。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 论文作者： （签字） 时间：2013 年 6 月 14 日 指导教师已阅： （签字）时间：2013 年 6 月 14 日 西西 安安 邮邮 电电

6、大大 学学 毕业设计毕业设计( (论文论文) )任务书任务书 学生姓名学生姓名袁俭袁俭指导教师指导教师李大湘李大湘职称职称讲师讲师 院（系）院（系）通信与信息工程学院通信与信息工程学院专业专业通信工程通信工程 题目题目基于基于 DM642DM642 平台的图像灰度变换方法研究与实现平台的图像灰度变换方法研究与实现 任务与要求任务与要求 任务：任务： 本课题就是要研究一种有效的图像灰度变换算法，然后在 DM642 平台 （Wintech 试验箱）上用 DSP 把该算法实现出来，用于对图像进行灰度变换处 理，改善图像的视觉效果。 1. 完成图像的灰度变换算法研究； 2. 在 CCS 3.3 环境中

7、开发 DSP 程序，实现所研究的图像灰度变换算法； 3. 最终成果以论文与仿真程序的形式体现，要求详细说明算法的思路，并对 试验结果进行比较和分析。 要求：要求： 1.要有专用电脑，且安装 CCS 2.2 或以上版本的 DSP 程序开发环境； 2.掌握 C 语言的 DSP 编程方法； 3.了解数字图像的不同灰度变换算法； 4.掌握 CCS 的使用方法； 5.了解图像灰度变换的主要应用领域； 6.在 CCS 中编写图像灰度变换子函数; 7.在 CCS 中用 Simulator 的方式开发一个能演示，且可看到的灰度变换效果的 完整 DSP 工程文件； 8.写毕业论文； 开始日期开始日期2013 年

8、年 3 月月 11 日日完成日期完成日期 2013 年年 6 月月 14 日日 院长院长(签字签字) 2013 年年 3月月 12 日日 西西 安安 邮邮 电电 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 ( (论文论文) ) 工工 作作 计计 划划 20132013 年年 3 3 月月 1414 日日 学生姓名学生姓名 袁俭袁俭 指导教师指导教师 李大湘李大湘 职称职称 讲讲 师师 院（系）院（系） 通信与信息工程学院通信与信息工程学院 专业专业 通信工程通信工程 题目题目 基于基于 DM642DM642 平台的图像灰度变换方法研究与实现平台的图像灰度变换方法研究与实现 工作进程工作进程 3 月 1

9、1 日至 3 月 31 日 阅读毕业设计（论文）规定，做需求分析,撰写设 计方案 4 月 1 日至 4 月 10 日 阅读参考书目查找相关资料，了解课题的现状， 撰写综述报告 4 月 11 日至 4 月 20 日 掌握课题待实现算法的相关理论与编程思想，撰 写算法编程步骤，画出算法流程图 4 月 21 日至 5 月 5 日 编写与调试程序，得到试验结果，撰写试验报告 5 月 6 日至 6 月 10 日 撰写毕业论文与译文 6 月 11 日至 6 月 14 日 论文打印，装订，毕业答辩 起 止 时 间工 作 内 容 主要参考书目(资料 1、冈萨雷斯.数字图像处理(MATLAB 版)电子工业出版社

10、, 2005. 2. 张卫宁.DSP 原理与应用(第 1 版)，科学出版社, 2008. 3. Wintch TS-DM64x 实验箱软件实验指导手册. 4以“图像平滑”和“图像去噪”为关键字，自己到学校图书馆中文数据库查找更多文献. 1、电脑一台, 能随时上网查阅资料 2、Wintech 试验箱(办公室有) 3、CCS 仿真软件系统 每周指导一次，主要解答学生问题，指导研究进度，并检查阅读资料笔记和仿真程序。 本计划为开题之初所定，后续会根据具体情况随时调整，最终一定按毕业设计规定结束 日期完成。 主要参考书目(资料) 主要仪器设备及材料 论文(设计)过程中教师的指导安排 对计划的说明 西安

11、邮电大学 毕业设计(论文)开题报告 通信与信息工程学院 院（系）通信工程专业 09 级 05 班 课题名称： 基于 DM642 平台的图像灰度变换研究与实现 学生姓名： 袁俭 学号： 03091180 指导教师： 李大湘 报告日期： 2013 年 3 月 15 日 1本课题所涉及的问题及应用现状综述 本课题所涉及的问题： 当前灰度变换技术的发展与现状。 数字图像灰度变换有哪几种方法，原理是什么，如何使用。 对几种数字图像灰度变换算法进行简单的比较，其发展趋势如何。 应用现状综述： 近年来，随着电子计算机技术的进步，计算机图像处理得到了飞跃的发 展，己经成功的应用于几乎所有与成像有关的领域，并正

12、发挥着相当重要的 作用。它利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得某种预期的结果。 对图像进行处理时，经常运用图像灰度增强技术以改善图像的质量。 目前图像灰度增强处理的应用已经渗透到医学诊断、航空航天、军事侦 察、指纹识别、无损探伤、卫星图片的处理等领域，在国民经济中发挥越来 越大的作用。图像灰度增强是根据特定的需要通过增加图像灰度对比度的方 法突出图像中的重要信息，同时减弱或去除不需要的信息，从而有目的的强 调图像的整体或局部特征。图像灰度增强的主要目的是改善图像的视觉质量， 让观察者能够看到更加直接、清晰、适于分析的信息。从不同的途径获取的 图像，通过进行适当的灰度增强处理，可以将灰度对

13、比度过低甚至根本无法 分辨的原始图像处理成清晰的便于视觉观察的图像，或者便于计算机对感兴 趣的目标进行检测和测量的图像。 目前灰度变换的几种重要方法目前灰度变换的几种重要方法： (1)传统的图像灰度增强方法 传统的图像灰度增强方法可以分为空域法和频域法两大类。 (2)基于多尺度分析的图像灰度增强方法 (3)数学形态学灰度增强方法 数学形态学是用具有一定形态的结构元素去量度和提取图像中的对应形 状，以达到对图像分析和识别的目的。 (4)模糊增强方法 近年来不少学者致力于把模糊集理论引入图像处理和识别技术的研究。 由于图像本身的复杂性，多灰度分布所带来的不确定性和不精确(即模糊性)， 使得用模糊集

14、合理论进行图像处理成为可能。另外，模糊集方法和神经网络、 遗传算法结合用于图像狄度增强的方法正在研究之中。 2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标 的可行性分析 课题中重点研究的关键问题： 了解与掌握灰度变换的相关原理。 了解并掌握几种重要的灰度变换方法。 比较几种方法之间的优缺点，适用范围。 课题中重点研究的解决的思路： 1.了解目前实用灰度变换的方法分类，对该领域的基本情况有一定的认识。 2.查阅文献资料，学习灰度变换中的几种代表性方法，即线性灰度变换、分 段线性灰度变换、直方图均衡 3.深入学习 CCS 软件的使用， ，掌握各种算法的基本理论，熟悉各种工具箱 的操作，并

15、对代码进行学习和研究。 4.与老师进行沟通交流，对几种算法进行简单比较，分析各自的特色 预期目标的可行性分析： 1.查阅资料文献，分析国内外灰度变换的现状，便于对该技术提出新的问题和见 解。 2.提升自己独立的自学能力，深入了解各种算法之间的特色以便于问题进行进一 步的深化解决，了解和运用算法并做好代码。 3.对图像灰度变换的知识拓展可以更全面的分析几种算法优缺点，以便对技术进 行改进。 4.培养了独立开展研究的能力，掌握了科研的基础方法，对图像灰度变换有更加 全面的认识，能有效解决现实中遇到的问题 3完成本课题的工作方案 1. 收集资料，调查研究图像灰度变换领域的发展趋势，前景，应用，核 心

16、技术等背景知识。 2. 集中对图像灰度变换的几种重要算法进行原理上的学习。 3. 对 CCS2.2 进行较为细致的学习，熟练掌握几种灰度变换的方法及适 用范围。 4. 针对设计中使用的算法，编制处理程序，并上机进行调制和优化，对 图像处理过程进行仿真。 5. 根据仿真结果，分析进行灰度变换后图像的各种性能指标，整理得出 结论，验证算法研究。 6. 撰写论文，整理实验结果，准备答辩工作。 4指导教师审阅意见 课题较为实用，前期调研充分，符合边缘检测的发展趋势。同意开题。 指导教师指导教师(签字)： 2013 年 3 月 24 日 说明： 本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(

17、设计) 正式开 始的第 1 周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。 西安邮电大学毕业设计西安邮电大学毕业设计 ( (论文论文) )成绩评定表成绩评定表 学生姓名 袁俭 性别男学号03091180 专 业 班 级 通工 0905 班 课题名称 基于 DM642 平台的图像灰度变换研究与实现 课题 类型 科研项 目 难 度 一 般 毕业设计 （论文）时 间 2013 年年 3 月月 11 日日 6 月月 14 日日 指导教师 李大湘 (职称 讲师 ) 课题任务 完成情况 论文 13.3 (千字)； 设计、计算说明书 (千字)； 图纸 24 (张)； 其它 (含附件 )： 指导教师意见 分项得分

18、：开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分； 论文撰写（规范） 分； 学习态度 分； 外文翻译 分 指导教师审阅成绩： 指导教师(签字)： 2013 年 月 日 评 阅 教 师 意 见 分项得分：选题 分； 开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分； 论文撰写（规范） 分； 外文翻译 分 评阅成绩： 评阅教师(签字)： 2013 年 月 日 验 收 小 组 意 见 分项得分：准备情况 分； 毕业设计（论文）质量 分； （操作）回答问题 分 验收成绩： 验收教师(组长)(签字)： 2013 年 月 日 答 辩 小 组 意 见 分项得分：准备情况 分； 陈述情况 分

19、； 回答问题 分； 仪表 分 答辩成绩： 答辩小组组长(签字)： 2013 年 月 日 成绩计算方法 (填写本系实用比例) 指导教师成绩指导教师成绩 20 () 评阅成绩评阅成绩 30 () 验收成绩验收成绩 30 () 答辩成绩答辩成绩 20 () 学生实得成绩(百分制) 指导教师成绩指导教师成绩 评阅成绩评阅成绩 验收成绩验收成绩 答辩成绩答辩成绩 总评总评 答 辩 委 员 会 意 见 毕业论文(设计)总评成绩(等级)： 院(系)答辩委员会主任(签字)： 院(系) (签章) 2013 年 6 月 日 备 注 西安邮电大学毕业论文(设计)成绩评定表(续表) 目录目录 摘要摘要 -I ABST

20、RACT-II 引言引言-1 1 绪论绪论 -2 1.1 课题研究背景和意义-2 1.2 国内外研究现状和发展趋势-2 2 几种常用的灰度变换方法简介几种常用的灰度变换方法简介 -4 2.1 基本概念和定义-4 2.2 图像灰度算法的分类-6 2.2.1 空域法-6 2.2.2 频域法-7 2.3 图像灰度算法的分类-7 2.3.1 线性变换-7 2.3.2 非线性变换-8 2.3.3 直方图均衡化-12 2.3.4 局域直方图均衡化-13 2.4 几种重要方法的优缺点 -15 2.5 本章小结 -15 3 基于基于 DM642 平台的图像灰度变换方法研究与实现平台的图像灰度变换方法研究与实现

21、-16 3.1 开发环境简述 -16 3.1.1 CCS简介-16 3.1.2 CCS安装及配置方法-16 3.2 基于 DM642 平台的灰度变换-18 3.2.1 灰度线性变换的基本原理-18 3.2.2 编程思路与流程图-21 3.2.3 C程序代码-22 3.3 本章小结 -24 4 实验结果与分析实验结果与分析-25 4.1 DSP 仿真实验步骤-25 4.2 实验结果与分析 -25 4.3 本章小结 -27 5 结论与展望结论与展望-28 致致 谢谢-29 参考文献参考文献 -30 I 摘要摘要 视觉是人类最重要的感知手段之一，他是我们从大自然中获取信息的最主要的 来源。据统计表明

22、我们从外界获取的信息中有百分之七十是视觉信息。 “眼见为实” 这句话充分证明了图像信息所带来的效果是声音和文字是无法相提并论的。 人们获取视觉信息的重要途径就是图像。但是原始图像不一定达到我们的需求， 因此我们需要借助图像增强技术来提高图像的质量以达到我们的需求。其中灰度变 换能增加图像的动态范围，使图像的对比度增大，图像更清晰，特征也更明显。灰 度线性变换和非线性变换虽然算法较简单，但是却不能让图像达到图像所允许的最 大灰度变换的范围，这样图像的层次感就不够鲜明，很容易丢失信息；而直方图均 衡化虽然能增强图像的对比度，但是其增强效果却不受控制，会降低图像的分辨率， 造成细节模糊，还会出现简并

23、现象；局部均衡化是一种自适应算法，能增强感兴趣 的目标，最大化地增强细节，但是算法复杂度太高，邻域窗口大小需要手动操作不 断尝试，还会引进许多噪声。针对上述问题，本文在 DSP 软件仿真环境下进行了灰 度变换的实验。通过实验发现这种方法对于灰度变化少的图像非常适用。能有效地 抑制背景的增强过度，减少细节简并，能得到层次感较好，特征鲜明的图像。 针对不同特点的图像采用相应的图像增强方法可以达到较好的增强效果。实现 结果表明，本文提出的改进方法对于某些图像取得了比现有增强方法更好的效果。 关键词：图像增强；图像平滑；图像去噪 II ABSTRACT Edge detection technolog

24、y is the basis of image analysis and processing, image segmentation, image enhancement, image restoration, pattern recognition, image compression is a hot issue of research in the field of image processing. Vision is the most important human perception means, visual information is the main source of

25、 information of our humanity from nature, according to statistics about 70 percent of the total human information obtained from outside. Archaism cloud: “seeing is believing“, which fully shows that visual effects are brought by the visual information of the text and voice can not reach. Image is th

26、e human access to important way of visual information. In image processing, image enhancement technology in improving the image quality has an important role. Strengthening can make image dynamic range, image contrast enhancement, image is clear, characteristic is obvious. Traditional linear gray le

27、vel transformation and non-linear gray-scale transformation can make the image gray level range is difficult to achieve image formats allowed by the maximum gray level transform, the image of the administrative act is not good, the image information loss, etc. Histogram equalization to enhance the v

28、isibility of the whole image automatically, but can not adapt to local luminance of image features, prone to grayscale degenerate phenomenon, resulting in the details area is missing, at the same time also more sensitive to noise; Local histogram equalization is a kind of adaptive method, can enhanc

29、e the details to a great extent, but it is a large amount of calculation, will introduce a lot of noise at the same time. Aiming at these problems this paper proposes a adaptive histogram equalization algorithm based on dynamic threshold. Through experiment, the method for the background region, gra

30、y image is very appropriate. Can effectively inhibit the excessive increase of background, and reduce the target details degenerate phenomenon, administrative levels feeling good image is obtained. According to the characteristics of different images with corresponding image enhancement method can a

31、chieve good effect. Implementation results show that the proposed improved method for some image achieved better results than the existing method. Keywords: Image enhancement; the image smooth; Image denoising 基于 DM642 平台的图像灰度变换方法研究与实现 1 引言引言 一般来说，图像增强的目的是为了增加图像的对比度，从而得到处理后的图像 更适合某种特定的应用。图像处理是很具有目的性

32、的，人们感兴趣的只是目标本身， 对背景什么的却并不关注。因此可以采用灰度变换方法对图像进行增强。 图像增强处理技术分成两大类：频域处理方法，基础是卷积定理，采用修改图 像傅立叶变换的方法实现对图像的增强。常用的方法，低通滤波，高频提升滤波、 同态滤波等；空域处理方法，直接对图像中的像素灰度进行处理，基本上是以灰度 映射变换为基础。所用的映射变换取决于增强的目的。包括灰度变换、直方图修正， 平滑和锐化处理、彩色增强等。在我们获取图像的过程中，由于光照、天气等多种 因素影响，图像不能达到要求，我们就可以利用一系列图像增强技术来改善图像质 量，使其能直观清晰地观察。 本文会对经典的灰度线性变换，非线

33、性变换，直方图均衡化和局部直方图均衡 化进行详细的分析。并用 DSP 仿真软件实现灰度线性变换的过程。对效果图进行比 较分析，确定灰度线性变换在灰度变换技术中是十分重要的。 基于 DM642 平台的图像灰度变换方法研究与实现 2 1 绪论绪论 1.1 课题研究背景和意义课题研究背景和意义 图像是人类了解世界的最重要手段，科学的研究和统计表明，人类的视觉系统， 能帮助我们从外部获得的信息 75以上的图像1，图片给我们的信息是非常丰富的。 图像信息是其他的信息不能取代的。为了能尽快地获取目的信息，抑制或删除一些 不必要的信息，各种计算机视觉处理方法应运而生。用计算机对图像进行各种各样 变换处理，使

34、图像达到特定的质量要求。灰度变换是图像处理中非常重要的领域。 随着电子计算机技术的进步,计算机图像处理今年得到飞跃发展,已经成功的应 用于几乎与所有与成像有关的领域,并正发挥着其重要作用。它利用计算机对数字图 像进行系列操作,从而获得预期的结果。对图像进行处理时,经常运用图像增强技术 以改善图像的质量。 通常情况下，我们获取的图片或多或少都会有质量下降的现象。这是由于光照 条件不足或者过度会使图像对比度过低或过高，造成图像过量或者太暗，还有图像 在传输过程中免不了会出现一些噪声；还有光学系统的失真或者相对运动等都会造 成图片模糊不清。所以说我们获取的原始图片在清晰度或者对比度上都存在问题。 虽

35、然我们对于图片的目的性不同，衡量图片的标准不同，但是根据所需的要求对图 片进行处理，改善图片质量拥有很大的发展前景。 由于影响系统图像清晰程度的因素很多，图像质量降低了，有的会不干净，看 不清细节；有的会变的模糊不清，甚至连概貌都看不出来。所以，只有对图像进行 处理过后才能对其分析。图像增强可以不需要考虑图像质量的下降，只需要将图像 中感兴趣的特征选择性的突出，而抑制或删除不需要的特征，它的目的主要是提高 图像的可懂度。因此，其应用领域广泛，需要对图像有一定要求的地方都会使用这 类技术。如医学诊断4、机器视觉、公安、国防、航空航天6、测绘等等。 随着计算机技术的发展，人们对图像也提出了不同的要

36、求。比如动漫的制作， 服装设计，工程设计，工艺品设计等等，这已经形成了一门新的艺术。新的应用 7 就是在人们的需求下不断产生，灰度变换增强技术也在这强大的动力下迅猛的发展， 不难想象，将来图像灰度变换技术一定能发挥更重要的作用。 1.2 国内外研究现状和发展趋势国内外研究现状和发展趋势 图像灰度变换是根据特定的需要通过增加图像灰度对比度的方法突出图像中的 重要信息，同时减弱或去除不需要的信息，从而有目的的强调图像的整体或局部特 征。 基于 DM642 平台的图像灰度变换方法研究与实现 3 图像灰度变换是图像处理的非常重要的部分，图像灰度增强方法在改善图像质 量方面发挥了重要作用。随着我们对图像

37、处理要求的提高，不断有新的图像增强技 术出现。目前图像灰度增强主要分为如下几类： 1)传统的图像灰度增强方法 传统的图像灰度增强方法可以分为空域法和频域法两大类。为了满足不同的图 像特点，各种各样的灰度变换方法随之产生，比如局部直方图均衡化、基于幂函数 的加权自适应直方图均衡化8、平台直方图均衡化9等。 2)多尺度分析方法 多尺度分析又称为多分辨率分析，它能多尺度多角度的提取图像信息的特征， 使噪声和所需信息在不同的尺度上区分开来，因此它在图像去噪和增强方面优势很 大。最近几年国内外学者都已经将其应用到图像增强中。 3)数学形态学灰度增强方法 数学形态学其实就是用具有一定形态的结构元素去量度和提取图像中的对应形 状，从而达到对图像进行分析和识别的目的。 4)模糊增强方法 模糊性就是图像处理在不同的阶段可能出现不确定性和不精确性。近年来不少 学者致力于把模糊集理论引入图像处理和识别技术的研究。基于模糊集理论的图形 处理和识别技术在特定的场合能够取得比传统方法更好的效果。次外，对于模糊集 方法与神经网络、遗传算法相结合用于