图像处理论文开题报告模板范文

摘 要 针对基于PC实现的图像边缘检测普遍存在的执行速度慢、不能满足实时应用需求等缺点，本文借助于TI公司的TMS320DM642图像处理芯片作为数字图像处理硬件平台，DSP/BIOS为实时操作系统，利用CCS开发环境来构建应用程序；并通过摄像头提取视频序列，实现对边缘检测Sobel算子改进[1]。 关键词 DM642；Sobel算子；程序优化；图像边缘检测 1 引言 边缘是图像中重要的特征之一，是计算机视觉、模式识别等研究领域的重要基础。图像的大部分主要信息都存在于图像的边缘中，主要表现为图像局部特征的不连续性，是图像中灰度变化比较强烈的地方，也即通常所说的信号发生奇异变化的地方。经典的边缘检测算法是利用边缘处的一阶导数取极值、二阶导数在阶梯状边缘处呈零交叉或在屋顶状边缘处取极值的微分算法。图像边缘检测一直是图像处理中的热点和难点。 近年来，随着数学和人工智能技术的发展，各种类型的边缘检测算法不断涌现，如神经网络、遗传算法、数学形态学等理论运用到图像的边缘检测中。但由于边缘检测存在着检测精度、边缘定位精度和抗噪声等方面的矛盾及对于不同的算法边缘检测结果的精度却没有统一的衡量标准，所以至今都还不能取得令人满意的效果。另外随着网络和多媒体技术的发展，图像库逐渐变得非常庞大；而又由于实时图像的目标和背景间的变化都不尽相同，如何实现实时图像边缘的精确定位和提取成为人们必须面对的问题。随着DSP芯片处理技术的发展，尤其是在图像处理方面的提高如TMS320C6000系列，为实现高效的、实时的边缘检测提供了可能性[5]。在经典的边缘检测算法中，Sobel边缘检测算法因其计算量小、实现简单、处理速度快，并且所得的边缘光滑、连续等优点而得到广泛的应用。本文针对Sobel算法的性能，并借助于TMS320DM642处理芯片[3]，对该边缘检测算法进行了改进和对程序的优化，满足实时性需求。2 Sobel边缘检测算法的改进 经典的Sobel图像边缘检测算法，是在图像空间利用两个方向模板与图像进行邻域卷积来完成的，这两个方向模板一个是检测垂直边缘，一个是检测水平边缘。算法的基本原理：由于图像边缘附近的亮度变化较大，所以可以把那些在邻域内，灰度变化超过某个适当阈值TH的像素点当作边缘点。Sobel算法的优点是计算简单，速度快。但由于只采用了两个方向模板，只能检测水平方向和垂直方向的边缘，因此，这种算法对于纹理较复杂的图像，其边缘检测效果欠佳；同时，经典Sobel算法认为，凡灰度新值大于或等于阈值的像素点都是边缘点。这种判定依据是欠合理的，会造成边缘点的误判，因为多噪声点的灰度新值也很大。2.1 图像加权中值滤波 由于图像中的边缘和噪声在频域中均表现为高频成分，所以在边缘检测之前有必要先对图像进行一次滤波处理，减少噪声对边缘检测的影响。中值滤波是一种非线性信号的处理方法[2]，在图像处理中，常用来保护边缘信息；保证滤波的效果。加权中值滤波，首先对每个窗口进行排序，取适当的比例，进行曲线拟合，拟合后的曲线斜率表征了此窗口的图像特征，再根据图像各部分特性适当的选择权重进行加权。2.2 增加方向模板 除了水平和垂直两方向外，图像的边缘还有其它的方向，如135o和45o等，为了增加算子在某一像素点检测边缘的精度，可将方向模板由2个增加为8个即再在经典的方向模板的基础上增加6个方向模板，如图1所示。2.3 边缘的定位及噪声的去除 通常物体的边缘是连续而光滑的，且边缘具有方向和幅度两个特征，而噪声是随机的。沿任一边缘点走向总能找到另一个边缘点，且这两个边缘点之间的灰度差和方向差相近。而噪声却不同，在一般情况下，沿任一噪声点很难找到与其灰度值和方差相似的噪声点[4]。基于这一思想，可以将噪声点和边缘点区分开来。对于一幅数字图像f(x，y)，利用上述的8个方向模板Sobel算子对图像中的每个像素计算，取得其中的最大值作为该点的新值，而该最大值对应的模板所表示的方向为该像素点的方向。若｜f(x，y)－f(x+i，y+j)｜＞TH2，对于任意i=0，1，-1；j=0，1，-1均成立，则可判断点(x，y)为噪声点。图2给出了图像边缘检测系统改进算法的软件流程图。图1 边缘检测8个方向模板图2 系统结构图3 基于TMS320DM642的图像处理的设计及算法优化3.1 TMS320DM642功能模块及图像处理系统的硬件结构 DSP以高速数字信号处理为目标进行芯片设计，采用改进的哈佛结构(程序总线和数据总线分开)、内部具有硬件乘法器、应用流水线技术、具有良好的并行性和专门用于数字信号处理的指令及超长指令字结构(VLIW)等特点；能完成运算量大的实时数字图像处理工作。 TMS320DM642是TI公式最近推出的功能比较强大的TMS320C6x系列之一，是目前定点DSP领域里性能较高的一款[6]。其主频是600MHz，8个并行运算单元、专用硬件逻辑、片内存储器和片内外设电路等硬件，处理能力可达4800MIPS。DM642基于C64x内核，并在其基础上增加了很多外围设备和接口，因而在实际工程中的应用更为广泛和简便。本系统使用50 MHz晶体震荡器作为DSP的外部时钟输入，经过内部锁相环12倍频后产生600 MHz的工作频率。DM642采用了2级缓存结构(L1和L2)，大幅度提高了程序的运行性能。片内64位的EMIF(External Memory Interface)接口可以与SDRAM、Flash等存储器件无缝连接，极大地方便了大量数据的搬移。更重要的是，作为一款专用视频处理芯片，DM642包括了3个专用的视频端口(VP0～VP2)，用于接收和处理视频，提高了整个系统的性能。此外，DM642自带的EMAC口以及从EMIF 口扩展出来的ATA口，还为处理完成后产生的海量数据提供了存储通道。本系统是采用瑞泰公司开发的基于TI TMS320DM642 DSP芯片的评估开发板——ICETEK DM642 PCI。在ICETEK DM642 PCI评估板中将硬件平台分为五个部分，分别是视频采集、数据存储、图像处理、结果显示和电源管理。视频采集部分采用模拟PAL制摄像头，配合高精度视频A/D转换器得到数字图像。基于DSP的视频采集要求对视频信号具备采集，实时显示、对图像的处理和分析能力。视频A/D采样电路—SAA7115与视频端口0或1相连，实现视频的实时采集功能。视频D/A电路—SAA7105与视频口2相连，视频输出信号支持RGB、HD合成视频、PAL/NTSC复合视频和S端子视频信号。通过I2C总线对SAA7105的内部寄存器编程实现不同输出。 整个系统过程由三个部分组成：图像采集—边缘处理—输出显示，如图2所示。摄像头采集的视频信号经视频编码器SAA7115数字化，DM642通过I2C总线对SAA7115进行参数配置。在SAA7115内部进行一系列的处理和变换后形成的数字视频数据流，输入到核心处理单元DM642。经过DSP处理后的数字视频再经过SAA7105视频编码器进行D/A转换后在显示器上显示最终处理结果。3.2 图像处理的软件设计和算法优化的实现 由于在改进Sobel边缘检测算子性能的同时，也相对增加了计算量，尤其是方向模板的增加，每个像素点均由原来的2次卷积运算增加为8次卷积运算，其实时性大大减弱。为了改进上述的不足，在深入研究处理系统和算法后，针对TMS320DM642的硬件结构特点，研究适合在TMS320DM642中高效运行的Sobel改进算法，满足实时处理的要求。整个程序的编写和调试按照C6000软件开发流程进行，流程分为：产生C代码、优化C代码和编写线性汇编程序3个阶段。使用的工具是TI的集成开发环境CCS。在CCS下，可对软件进行编辑、编译、调试、代码性能测试等工作。在使用C6000编译器开发和优化C代码时[7-8]，对C代码中低效率和需要反复调用的函数需用线性汇编重新编写，再用汇编优化器优化。整个系统的控制以及数字图像处理是用C程序实现，大部分软件设计采用C程序实现，这无疑提高了程序的可读性和可移植性，而汇编程序主要是实现DM642的各部分初始化。其边缘检测优化算法在DM642中的实现步骤具体如下： S1：根据DM642的硬件结构要求和控制寄存器设置，初始化系统并编写实现边缘检测算法的C程序。 S2：借助CCS开发环境的优化工具如Profiler等产生.OUT文件。 S3：根据产生的附件文件如.MAP文件，分析优化结果及源程序结构，进一步改进源程序和优化方法。 S4：使用CCS中调试、链接、运行等工具，再生成.OUT可执行文件。 S5：运行程序，如果满足要求则停止；否则重复步骤S2～S4直至满足使用要求。4 实验结果 本文以Lena图像为例根据上述的硬件环境和算法实现的原理和方法，图4～图6分别给出了在该系统下采集的视频Lena图像及使用边缘检测算子和改进后处理的结果。由实验结果可以看出，在该系统下能实时完成视频图像的处理，并且给出的边缘检测算子能较好的消除噪声的影响，边缘轮廓清晰。该算法不仅能抑制图像中大部分噪声和虚假边缘，还保证了较高的边缘点位精度。图4 Lena原始图像 图5 传统Sobel算子 图6 改进Sobel算子5 总结 本文实现了在TMS320DM642评估板上用改进的Sobel算子对实时图像进行边缘检测，无延迟地得到边缘图像。边缘检测效果较好，既提高了图像检测的精度又满足了实时性的要求。从检测结果看，利用该改进后的算子在边缘精确定位、边缘提取都达到了很好的效果，且抗噪声能力强，并为目标跟踪、无接触式检测、自动驾驶、视频监控等领域的应用提供了坚实的基础。参考文献[1] 王磊等. 基于Sobel理论的边缘提取改善方法[J]．中国图像图形学报，2005.10[2] 陈宏席. 基于保持平滑滤波的Sobel算子边缘检测.兰州交通大学学报，2006，25(1)：86—90[3] 熊伟. 基于TMS320DM642的多路视频采集处理板卡硬件设计与实现[ M]. 国外电子元器件，2006[4] 朱立.一种具有抗噪声干扰的图像边缘提取算法的研究[J]．电子技术应用.2004，25(1)[5] 刘松涛，周晓东.基于TMS320C6201的实时图像处理系统[J].计算机工程，2005(7)：17—23[6] TI TMS320DM642 video/imaging fixed-point digital signal processor data manual，2003[7] TMS320C6x Optimizing C Compiler User’s Guide’ TEXAS INSTRUMENTS”，2002[8] TMS320C32x Optimizing C/C++ Compiler User's Guide，Texas Instruments Incorporated，2001

一、题目背景和意义（宋体小三加粗缩进2字符）（内容宋体小四号）XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX。（应列示毕业设计的题目和选题的背景、意义和题目理论研究价值或应用价值。）二、国内外研究现状XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX。（应充分搜集国内外研究的最新资料，全面反映国内外研究的最新成果。论述中应列示所选资料的出处、书刊的版本、期号等。）三、主要内容与待解决的问题XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX。（应列示毕业设计的主要内容和预期解决的问题。）四、设计方法与实施方案XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX。（对于毕业设计，应列出使用的设计方法和预期的实施方案。）五、进度计划XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX。（应根据指导教师在任务书中写明的建议进度计划安排，制定个人具体的时间计划。）六、参考资料XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX。（应列出开题阶段所用到的参考资料，并写明所选资料的出处、书刊的版本、期号等。） 开题报告填写说明一、开题报告撰写格式按照学校规定模版填写，所有页面的页边距设置为上：3cm、下：2.5cm、左：3cm、右：2.5cm，装订线在左侧，开题报告正文的行距为20磅。二、开题报告封面上的一些栏目内容如果为空，可以不填，但不能将空栏删去。三、对于开题报告封面上“协助指导/联系教师”一栏，若填写协助指导教师姓名，将该栏改成“协助指导教师”；若填写联系教师姓名，将该栏改成“联系教师”，并且将宽度调整为与上一行“指导教师”对齐。四、开题报告封面上的日期用阿拉伯数字填写，数字字体为Times New Roman，例如“2005年12月31日”，字号为小三号。五、开题报告封面上填写学院名称时，学院名称前后各空一个汉字符。六、开题报告内的页码格式为“-1-”、“-2-”等、字体为Times New Roman小五号居中。七、本填写说明只供学生撰写开题报告时使用，不要装订在开题报告或毕业设计中。模版中红色字是对字体、格式和填写内容的说明，开题报告撰写完毕后，应将红色字删去。

毕业论文开题报告模板范文如下：

模板范文一：

1、选题目的及意义。

演员创作角色时心理活动的正确把握，能让演员更好的掌握角色，帮助演员更深刻的进入所演角色的内心，从而更生活，更直观，更真实的创造角色，从整体上提高作品的审美价值及现实意义。在创作角色时充分把握角色的心理并控制自己的心理活动，这样就能够自然而然地、直觉地、有机地抓住角色的情感，激起正确的体验。

演员创作角色时的心理活动是通过演员的神情、肢体、语言等外部行动体现出来的，之所以探讨演员在创作角色时心理活动的重要性，一方面是因为创作角色时心理活动是表演“艺术中的灵魂”，另外一方面，演员在创作角色时心理活动的重要性这一课题，能够使表演者在实践领域里有着十分重要的指导意义。

2、选题背景。

3、选题的研究现状。

4、结语。

5、可行性分析。

6、重点与难点分析。

7、时间进度安排。

模板范文二：

1、课题背景及现状。

项目位于南阳市宛城区人民路中段，占地11.4公顷，建成已50多年，是该市城区唯―一座大型综合公园。鉴于现状设施老化、景观落伍等问题，同时适应全国农运会．宜居城市对景观环境的需要，要求对其进行重新规划设计，通过设计使之成为集休闲、娱乐、观光、游玩、服务为一体的综合城市公园。

2、目标。

通过本课题的学习，培养学生综合运用前四年半所学的各类基础知识和专业理论知识，专业设计技能，专业调查与实践方法，在原有基础上进一步培养和提高知识综合运用能力，理论分析应用能力，组织和独立开展工作的能力以及文字、图纸、口头表达能力，充实并完善毕业生的整体知识结构和社会工作体验。

通过本方案的各个环节的训练，掌握城市综合公园规划设计的相关原理、规划的相关法律法规，进而了解景观规划的有关知识和设计手法以及景观设计相关问题的研究，培养解决环境复杂地块问题的能力。

3、任务及途径。

学生根据提供的课题任务书，结合导师的时间安排按步骤进行设计，平时注意和导师及时沟通和交流，课下也可以根据课题的需要独立进行调研和资料的收集，前期注意详细分析基地情况，收集相关资料，综合加以分析，提出自己的方案构思，并根据构思进行方案的设计，最后提供一套完整的方案图纸和一份相关的设计说明书。

4、时间安排。

寒假期间完成实习及调研工作，还需完成实习报告、文献综述、文献翻译等设计准备工作。

第1~2周：收集相关文献资料；调研资料整理(文字、图纸)，完成开题报告。

第3~4周：功能分区、空间结构等的多向求解，完成方案一草。

模板范文三：

有关治理的理论和实践目前在发达国家极其受到重视，尤其在医疗、公共安全、教育、基础设施等公共事务领域，发达国家普遍调整政府在提供这些公共物品中的传统定位，积极寻求政府和私人机构、非政府组织、社群、公民合作，以各种创新型制度安排，共同承担提供公共物品的新的“治理”模式。

本项研究首次将治理理论引进到图书馆界，旨在系统探究包括政府在内的多种利益主体在建设、维持和发展图书馆，提供和生产图书馆服务这种公共物品中的职麦及其实现。本项研究系统引进治理理论作为理论基础和总的研究框架，以图书馆治理模式为研究对象，突出比较研究方法。

1、比较不同的图书馆治理模式在资源配置机制和效率上的差异。

2、比较不同的图书馆类型、规模，所处国别以及历史发展阶段等具体情境下图书馆治理模式的取向及其之间的内在相关性。

3、比较不同的图书馆治理模式所赖以形成和维持的法律、制度、组织和技术因素及其组合。最终，在理论上解释存在不同的图书馆治理模式及(至少在实证上)资源配置效率差异的原因;在实践上弄清各种利益主体(政府、社会组织、公民)应该以何种制度安排支持和发展图书馆，以及这样一种宏观层面的制度安排如何体现为微观层面图书馆监管体制的设计。

本项研究系应用性基础研究，研究价值体现在：

相关成果可提交给国家决策机构、图书馆主管部门和图书馆，作为制定和实施有关图书馆事业和机构改革发展的立法、政策和策略时参考。

拓宽治理理论的应用范围，形成一个比较完整的图书馆治理理论体系，促进图书馆学研究对象。范围的扩展和研究方法的丰富。