《数字图像处理》课程设计指导书

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课程名称：数字图像处理

1 设计目的：通过本课程设计，使学生巩固和加强数字图象处理的理论知识，使学生获得设计方法的基本训练，提高其综合运用知识的能力和实践能力。

1.1 通过专业方向课程设计，学习、体会、熟悉与本专业密切相关的项目研究开发的完整过程：课题的提出与论证、调研、文献阅读、方案比较与选择、理论研究、计算机仿真、实验研究、报告撰写、课题答辩。

1.2 掌握综合运用所学知识分析、解决实际问题的一般方法。

1.3 培养学生综合分析问题、解决问题和独立工作的能力。

1.4 通过课程设计及答辩全过程的训练，加强老师与学生之间、学生与学生之间知识的相互交流，互相渗透，培养勤奋、求实的良好学风。

2 设计题目：

题目1：图像处理软件设计编程

题目2：运动物体轨迹描述

题目3：特技抠像

题目4：医学图像增强

题目5：手势识别

题目6：颜色识别机器人

题目7：写字绘画机器人

题目8：物品分拣系统

3 设计任务与工作内容：

3.1 通过查阅文献和阅读：简要了解所研究课题的国内外现状及历史。

3.2 知识的学习和需要完成的内容：

题目1图像处理软件设计编程：要有菜单和图形化界面，尽可能包含所学到的知识。主要有（1）常见菜单功能；（2）图像的灰度级变换，对比度增强；（3）各种滤波器的实现；（4）图像分割，有不同的方法；（5）几何变换；（6）特技处理。等

题目2运动物体轨迹描述：（1）学习掌握图像采集卡的操作使用；（2）采集序列图像供后面使用；（3）对图像进行必要的增强、二值化等；（4）求出每幅图像中物体的质心；（5）将质心相连即得运动物体的轨迹。

题目3特技抠像：要求抠取图像中某个特定区域内的内容。（1）对图像进行必要的增强处理；（2）选用、比较不同的边缘提取算法，选择最优的用于本课题；（3）学习掌握Hough变换算法，并用于对圆形区域的检测；（4）采用蒙板、与运算或其他有效方法抠取最终所要内容。

题目4医学图像增强：主要运用综合增强方法，参照冈萨雷斯书，（1）用拉氏算子、sobel算子等提取边缘图像；（2）对其中的边缘图像做平滑处理以减少噪声的影响；（3）原图和高频信息相加（融合）；（4） 进行灰度增强，得增强后图像。

其中要注意对负值的处理，不同的算子得到的结果可能相差较大，图像的相加比例也很重要。

题目5手势识别：这是一个难度较高的题目，部分内容超出本课内容，但通过认真学习是可以完成的。本课题分三个层次（1）静态手势的识别；（2）动态手势的识别；（3）与计算机交互。 要完成（1）学习掌握图像采集卡的操作使用；（2）采集序列图像；（3）图像增强、二值化、分割出手势图像；（4）对手势图像进行几何矩的计算，在训练阶段用于建库，在分类阶段用于识别；（5）用最近邻法准则进行分类。

在动态识别上要完成实时的图像采集和识别；在第三层次上要作一软件，除了上面的识别功能外，还要实时地完成人与计算机出拳的胜负判断和给出结果。

题目6颜色识别机器人：这是采用广茂达能力风暴智能机器人AS-U为核心控制器，结合AS-EIM工程创新模块来构成一个生产流水线上的不同颜色物品的分拣系统，具有挑战性。

该系统分硬件搭建和软件编程两大部分。（1）硬件部分有AS-EIM工程创新模块来模拟搭建，制作机器手，存放物体的仓库等；（2）软件编程使用流程图，完成对所有硬件的控制以及计算、识别等功能；（3）使用不同颜色的物体来模拟生产线上的物品，利用传感器来区分不同颜色的物体并把它们分别放到不同的位置。

题目7写字绘画机器人：这是采用广茂达能力风暴智能机器人AS-UII为核心控制器，结合AS-EIM工程创新模块来实现一个平面关节型操作机器人，可以实现写字（如“王”字）、绘画等动作演示。

该系统分硬件搭建和软件编程两大部分。（1）硬件部分由AS-EIM工程创新模块来模拟搭建，制作机器手、平台等；（2）应用AS-UII核心机器人及AS-Lasy扩展卡将AS-UII与AS-EIM相结合；（3）软件编程使用能力风暴智能机器人VJC1.6开发版，应用流程图或C语言；（4）编写软件实现简单文字或图形的生成、绘制等功能。

3.3 编程软件和工具的进一步学习和熟悉：对编程中要用到的新的函数、功能等进一步学习掌握。

3.4 方案设计：确定要实现的内容，方法、步骤等，制定实施方案。

3.5 计算机编程实现：编程实现以上内容。

3.6 总结、准备答辩：写课程设计报告，准备答辩材料。

4 要求：

4.1 要求同学们以满腔的热情、科学的态度，严谨的作风、高度的责任感从事课程设计工作；不得敷衍了事、马马虎虎、得过且过；提倡周密思考、大胆创新，反对生搬硬套、墨守陈规；提倡共同研究，反对相互抄袭。

4.2 要求遵守作息时间，遵守学校的各项规章制度，确保设计顺利、高质量地完成。

5 时间安排：本学期毕业设计共2周，10个工作日，并利用周末时间，具体安排如下：

19周一至三：理论知识的巩固学习、资料查询、阅读， Matlab编程语言的再学习等。

19周四至五：确定设计方案、编写程序。

20周一至三：编写程序。

20周四至五：撰写设计报告，准备答辩。

20周五至六：答辩。

6 分组安排：

6.1 共48人，每组2-3人，分为18-20个组。按照先民主后集中、好坏搭配的原则进行。

6.2 每个组的同学可通过协商，从给定5个题目中自由选择一个题目。

6.3 每个组各同学要有分工，自己进行协商分工办法。

6.4 每个组固定使用实验室的某台计算机，同时负有保管职责。

7 设计报告的撰写:

7.1 报告内容完整，包括摘要、目录、正文、结论、参考文献等部分。

7.2 原理阐述正确、层次分明、文笔流畅，专业术语使用规范，数据准确。

7.3 本次要求手写稿，要求字迹规范、不得潦草，图纸清晰、整洁，内容完整。

8 成绩考核评定：

课程设计的最终成绩是对学生在设计期间的态度、表现、水平、投入、答辩，以及设计报告的全面考核与衡量，而不是简单的只根据设计报告给成绩。因为目前不可能做到一人一题，故只根据报告给成绩是偏妥的。成绩按优、良、中、及格、不及格五级制给分。

9 主要参考资料

[1]章毓晋，图像处理和分析，清华大学出版社，1999；

[2]Rafael C. Gonzalez,digital image processing(Matlab版)，电子工业出版社，2004；

[3]刘卫国，MATLAB程序设计教程，水利水电出版社，2005.

[4]郝文化,MATLAB图形图像处理应用教程,水利水电出版社,2004

【微语】世事沧桑，我们要为自己留一点空白，留一段风轻云淡的寂寞。寂寞可以让一个人脆弱，也可以使一个人坚强；寂寞可以造就一个人，也可以毁灭一个人。懂得领悟寂寞的人，才能体会到人生的独特景致。寂寞的最高境界，就是在寂寞中创造成功、酿造幸福。只有在寂寞面前坦然以对，才能在命运面前谈笑风生。