Курсовое проектирование ЦОСиИ
.pdfФедеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет–УПИ»
В.А.Добряк
ЗАДАНИЯ
для курсового проектирования по дисциплине “Теория и техника цифровой обработки сигналов и изображений”
для специальности 230201 – Информационные системы и технологии
Екатеринбург
2007
Общие положения
Курсовой проект выполняется по индивидуальным заданиям, выдаваемым преподавателем.
Содержание работы по проектированию:
•уточнение и утверждение технического задания;
•библиографический поиск в Internet по теме;
•разработка математической модели исследуемого метода и ее реализация в пакете Mathcad или Matlab;
•исследовательская часть работы (снятие зависимостей показателей качества обработки, помехоустойчивости, точности, разрешающей способности и т.п.), подготовка комплекта иллюстраций по теме проведенного исследования;
•составление конспекта лекции на заданную тему;
•cоставление комплекта иллюстраций к лекции на заданную тему;
•подготовка доклада и тезисов к научно-технической конференции студентов.
В результате проектирования студент составляет компакт-диск со следующими материалами:
•пояснительной запиской (сдается также в бумажном виде);
•копиями материалов, найденных в результате библиографического поиска;
•математическими документами со всеми ресурсами, необходимыми для них (файлы изображений, файлы данных и т.п.);
•конспектом лекции на тему проекта (требования к оформлению уточняются у преподавателя);
•презентацией к лекции в Microsoft PowerPoint;
•комплектом иллюстраций к лекции;
•тезисами доклада (требования к оформлению уточняются у преподавателя).
Пояснительная записка, включает в себя:
•техническое задание,
•отчет по библиографическому поиску с выводами,
•теоретический раздел по исследуемому методу,
•результаты исследовательской части работы с выводами,
•заключение,
•приложения с листингами математических документов.
2
Примерные варианты тем курсовых проектов:
1.Восстановление изображений с помощью фильтра Винера
2.Восстановление изображений с помощью фильтра Бэйкуса-Гильберта
3.Восстановление изображений с помощью эволюционного фильтра
4.Разработка и исследование метода поэлементной обработки изображений
5.Разработка и исследование метода геометрических преобразований изображений
6.Оценка качества медианной фильтрации изображений
7.Алгоритм быстрой медианной фильтрации изображений
8.Разработка модели формирования и повышение качества изображений устройства
9.Выделение контуров на изображениях
10.Неметрическая линейная восстанавливающая фильтрация
11.Двумерный итерационный алгоритм максимума энтропии
12.Математическое моделирование алгоритма сжатия изображений
13.Автокорреляционный метод нелинейного спектрального анализа
14.Ковариационный метод нелинейного спектрального анализа
15.Метод нелинейного спектрального анализа Берга
16.Метод прямого и обратного линейного предсказания
17.Свободная тема (может быть сформулирована студентом самостоятельно, может выполняться в рамках УИРС при условии соответствия содержанию курса).
3
Примеры технических заданий на проектирование
Вариант 1
Название работы: Восстановление изображений с помощью фильтра Винера
Цель работы: изучение и разработка алгоритмов линейной восстанавливающей фильтрации изображений
Содержание
1.Провести библиографический поиск в Internet по теме.
2.Разработать модель двумерного фильтра Винера в пакете Mathcad. Технические требования:
•Ввод исходного изображения из файла или синтез тестового изображения (штриховая мира с изменяемыми параметрами).
•Ввод изображения аппаратной функции из файла или аналитическое задание аппаратной функции системы формирования изображения с изменяемыми параметрами. Расчет передаточной функции.
•Расчет пространственного шума с заданными статистическими и корреляционными свойствами и его пространственно-частотного спектра на входе системы восстановления изображения.
•Расчет изображения и его пространственно-частотного спектра на выходе системы формирования изображения.
•Расчет изображения и его пространственно-частотного спектра на выходе системы восстановления изображения.
3.Исследовать качество восстановления изображений с помощью фильтра Винера на тестовых изображениях. Выявить слабые и сильные стороны метода. Подготовить комплект иллюстраций проведенного исследования.
4.Составить конспект лекции на тему “Восстановление изображений с помощью фильтра Винера”. Оформить в виде документа Word.
Требования к содержанию:
•Необходимые определения, математические выкладки и рисунки.
•Изображения, поясняющие суть метода обработки, его сильные и слабые стороны.
•Список литературы по теме.
•Текст лекции не должен носить компилятивный или реферативный характер и должен быть авторским.
Требования к оформлению уточняются в процессе консультаций с руководителем.
5.Составить комплект иллюстраций к лекции на эту тему. Оформить в виде последовательности слайдов PowerPoint.
Дизайн уточняется в процессе консультаций с руководителем.
6.Подготовить доклад и тезисы к научно-технической конференции.
Литература
Василенко Г.И., Тараторин А.М. Восстановление изображений. - М.: Радио и связь, 1986.
Грузман И.С., Киричук В.С., Косых В.П., Перетягин Г.И., Спектор А.А. Цифровая обработка изображений в информационных системах: Учебное пособие.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000.
4
Вариант 2
Название работы: Медианная фильтрация изображений Цель работы: изучение и разработка алгоритмов медианой фильтрации изображений
Содержание
1.Провести библиографический поиск в Internet по теме.
2.Разработать модель двумерного медианного фильтра в пакете Mathcad. Технические требования:
•Ввод исходного изображения из файла или синтез тестового изображения, моделирование помехи в виде белого, небелого, импульсного и точечного шума с изменяемыми параметрами.
•Изменение формы и размеров апертуры медианного фильтра.
•Сравнение медианной фильтрации и скользящего усреднения при воспроизведении перепадов яркости.
•Фильтры с линейной комбинацией медиан и взвешенно-медианные фильтры.
•Применение медианных фильтров для обнаружения границ и выделения объектов.
•Алгоритмы быстрой медианной фильтрации.
3.Исследовать качество обработки изображений с помощью медианного фильтра на тестовых изображениях с различными помехами. Выявить слабые и сильные стороны метода. Подготовить комплект иллюстраций проведенного исследования.
4.Составить конспект лекции на тему “Медианная фильтрация изображений”. Оформить в виде документа Word.
Требования к содержанию:
•Необходимые определения, математические выкладки и рисунки.
•Изображения, поясняющие суть метода обработки, его сильные и слабые стороны.
•Список литературы по теме.
•Текст лекции не должен носить компилятивный или реферативный характер и должен быть авторским.
Требования к оформлению уточняются в процессе консультаций с руководителем.
5.Составить комплект иллюстраций к лекции на эту тему. Оформить в виде последовательности слайдов PowerPoint.
Дизайн уточняется в процессе консультаций с руководителем.
6.Подготовить доклад и тезисы к научно-технической конференции.
Литература
Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений / Под ред. Т.С. Хуанга. - М.: Радио и связь, 1984.
Прэтт У. Цифровая обработка изображений. Т.1,2. - М.: Мир, 1982.
5
Вариант 3
Название работы: Разработка модели формирования и повышение качества изображений устройства
Цель работы: изучение и разработка алгоритмов цифровой обработки изображений
Содержание
1.Провести библиографический поиск в Internet по теме.
2.Разработать и исследовать модель формирования изображения в устройстве, методы повышения качества изображений в пакете Mathcad.
Технические требования:
•В качестве устройства формирования изображений могут быть использованы камера сотового телефона, цифровой фотоаппарат, видеокамера или сканер.
•Разработать методику и план эксперимента. Экспериментально определить аппаратную и передаточную функции системы, вид нелинейного преобразования, метод компрессии и ее характеристики. Варьировать параметры системы (zoom, степень компрессии, штриховые и точечные миры).
•Построить модель формирования изображения в пакете Mathcad.
•На основе разработанной модели сформулировать предложения по применению изученных методов повышения качества изображений в части повышения разрешающей способности и устранения эффектов компрессии.
•Разработать алгоритм обработки изображений в пакете Mathcad.
3.Исследовать качество восстановления на тестовых изображениях. Подготовить комплект иллюстраций проведенного исследования.
4.Составить конспект лекции на тему “Разработка модели формирования и повышение качества изображений устройства”. Оформить в виде документа Word.
Требования к содержанию:
•Необходимые определения, математические выкладки и рисунки.
•Изображения, поясняющие модель устройства и суть метода обработки.
•Список литературы по теме.
•Текст лекции не должен носить компилятивный или реферативный характер и
должен быть авторским.
Требования к оформлению уточняются в процессе консультаций с руководителем.
5.Составить комплект иллюстраций к лекции на эту тему. Оформить в виде последовательности слайдов PowerPoint.
Дизайн уточняется в процессе консультаций с руководителем.
6.Подготовить доклад и тезисы к научно-технической конференции.
Литература
Василенко Г.И., Тараторин А.М. Восстановление изображений. - М.: Радио и связь, 1986. Бейтс Р., Мак-Донелл М. Восстановление и реконструкция изображений. - М.: Мир, 1989.
Грузман И.С., Киричук В.С., Косых В.П., Перетягин Г.И., Спектор А.А. Цифровая обработка изображений в информационных системах: Учебное пособие.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000.
Д.С.Ватолин. Алгоритмы сжатия изображений. Лаборатория Компьютерной Графики ВМиК МГУ им. М.В.Ломоносова, 1999. (http://algolist.manual.ru/compress/image/fractal/index.php)
6
Вариант 4
Название работы: Выделение контуров на изображениях Цель работы: изучение и разработка алгоритмов цифровой обработки изображений
Содержание
1.Провести библиографический поиск в Internet по теме.
2.Реализовать в пакете Mathcad различные алгоритмы выделения контуров на изображениях. Технические требования:
•Цветные и монохромные изображения из файлов.
•Алгоритмы: двумерные операторы Лапласа, двумерное дифференцирование по направлениям, нелинейные фильтры Робертса и Собела.
3.Исследовать качество выделения контуров различными методами на тестовых изображениях различного характера. Подготовить комплект иллюстраций проведенного исследования.
4.Составить конспект лекции на тему “Выделение контуров на изображениях”. Оформить в виде документа Word.
Требования к содержанию:
•Необходимые определения, математические выкладки и рисунки.
•Изображения, поясняющие суть методов обработки, их сильные и слабые стороны.
•Список литературы по теме.
•Текст лекции не должен носить компилятивный или реферативный характер и должен быть авторским.
Требования к оформлению уточняются в процессе консультаций с руководителем.
5.Составить комплект иллюстраций к лекции на эту тему. Оформить в виде последовательности слайдов PowerPoint.
Дизайн уточняется в процессе консультаций с руководителем.
6.Подготовить доклад и тезисы к научно-технической конференции.
Литература
CD УМК ТТЦОСиИ. ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ.htm Прэтт У. Цифровая обработка изображений. Т.1,2. - М.: Мир, 1982.
7
Вариант 5
Название работы: Поэлементное преобразование изображений Цель работы: изучение и разработка алгоритмов цифровой обработки изображений
Содержание
1.Провести библиографический поиск в Internet по теме.
2.Реализовать в пакете Mathcad различные методы поэлементного преобразования изображений.
Технические требования:
•Цветные и монохромные изображения из файлов.
•Методы: линейное контрастирование, соляризация, препарирование, различные преобразования и эквализация гистограмм.
3.Исследовать особенности методов на тестовых изображениях различного характера. Подготовить комплект иллюстраций проведенного исследования.
4.Составить конспект лекции на тему “Поэлементное преобразование изображений”. Оформить в виде документа Word.
Требования к содержанию:
•Необходимые определения, математические выкладки и рисунки.
•Изображения, поясняющие суть методов обработки, их сильные и слабые стороны.
•Список литературы по теме.
•Текст лекции не должен носить компилятивный или реферативный характер и должен быть авторским.
Требования к оформлению уточняются в процессе консультаций с руководителем.
5.Составить комплект иллюстраций к лекции на эту тему. Оформить в виде последовательности слайдов PowerPoint.
Дизайн уточняется в процессе консультаций с руководителем.
6.Подготовить доклад и тезисы к научно-технической конференции.
Литература
Грузман И.С., Киричук В.С., Косых В.П., Перетягин Г.И., Спектор А.А. Цифровая обработка изображений в информационных системах: Учебное пособие.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000.
Прэтт У. Цифровая обработка изображений. Т.1,2. - М.: Мир, 1982.
8
Вариант 6
Название работы: Восстановление изображений с помощью эволюционного фильтра
Цель работы: изучение и разработка алгоритмов линейной восстанавливающей фильтрации изображений
Содержание
1.Провести библиографический поиск в Internet по теме.
2.Разработать модель двумерного эволюционного фильтра в пакете Mathcad. Технические требования:
•Ввод исходного изображения из файла или синтез тестового изображения (штриховая мира с изменяемыми параметрами).
•Ввод изображения аппаратной функции из файла или аналитическое задание аппаратной функции системы формирования изображения с изменяемыми параметрами. Расчет передаточной функции.
•Расчет пространственного шума с заданными статистическими и корреляционными свойствами и его пространственно-частотного спектра на входе системы восстановления изображения.
•Расчет изображения и его пространственно-частотного спектра на выходе системы формирования изображения.
•Расчет изображения и его пространственно-частотного спектра на выходе системы восстановления изображения.
3.Исследовать качество восстановления изображений с помощью эволюционного фильтра на тестовых изображениях. Выявить слабые и сильные стороны метода. Подготовить комплект иллюстраций проведенного исследования.
4.Составить конспект лекции на тему “Восстановление изображений с помощью эволюционного фильтра”. Оформить в виде документа Word.
Требования к содержанию:
•Необходимые определения, математические выкладки и рисунки.
•Изображения, поясняющие суть метода обработки, его сильные и слабые стороны.
•Список литературы по теме.
•Текст лекции не должен носить компилятивный или реферативный характер и должен быть авторским.
Требования к оформлению уточняются в процессе консультаций с руководителем.
5.Составить комплект иллюстраций к лекции на эту тему. Оформить в виде последовательности слайдов PowerPoint.
Дизайн уточняется в процессе консультаций с руководителем.
6.Подготовить доклад и тезисы к научно-технической конференции.
Литература
Василенко Г.И., Тараторин А.М. Восстановление изображений. - М.: Радио и связь, 1986.
9
Вариант 7
Название работы: Неметрическая линейная восстанавливающая фильтрация
Цель работы: изучение и разработка алгоритмов линейной восстанавливающей фильтрации изображений
Содержание
1.Провести библиографический поиск в Internet по теме.
2.В пакете Mathcad выполнить расчет неметрического линейного восстанавливающего фильтра и составить его модель.
Технические требования:
•Аналитическое задание инвариантной аппаратной функции системы формирования изображения и шума с задаваемыми статистическими и корреляционными свойствами.
•Расчет опорного восстанавливающего вектора в частных случаях несимметричной и симметричной КИХ-фильтрации.
•Моделирование работы фильтров на тестовых изображениях (точки, перепады, штриховые миры с изменяемыми параметрами).
•Построение всех необходимых графиков, иллюстрирующих расчет и моделирование работы фильтра.
3.Исследовать качество восстановления изображений на тестовых изображениях. Выявить слабые и сильные стороны метода. Подготовить комплект иллюстраций проведенного исследования.
4.Составить конспект лекции на тему “Неметрическая линейная восстанавливающая фильтрация”. Оформить в виде документа Word.
Требования к содержанию:
•Необходимые определения, математические выкладки и рисунки.
•Изображения, поясняющие суть метода обработки, его сильные и слабые стороны.
•Список литературы по теме.
•Текст лекции не должен носить компилятивный или реферативный характер и должен быть авторским.
Требования к оформлению уточняются в процессе консультаций с руководителем.
5.Составить комплект иллюстраций к лекции на эту тему. Оформить в виде последовательности слайдов PowerPoint.
Дизайн уточняется в процессе консультаций с руководителем.
6.Подготовить доклад и тезисы к научно-технической конференции.
Литература
Василенко Г.И., Тараторин А.М. Восстановление изображений. - М.: Радио и связь, 1986. Добряк В.А. Линейная восстанавливающая фильтрация (NonMetric.djvu).
10