某某开题报告最终版.doc

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1、（上海电机学院统一印制开题报告）上海电机学院毕业设计（论文）开题报告课 题 安卓手机蓝牙遥控智能小车设计 学 院（系） 电气学院 专 业 测控技术与仪器 年 级 BG1008 学 号 5 姓 名 严伽亮 导 师 李皎洁 定稿日期： 2014年 1月 20日Criminisi纹理合成图像修复技术的实现摘要：数字图像处理技术就是一种用计算机来处理和分析图像的技术。图像修复是数字图像处理领域的重要研究方向，可用于被损坏的图像和视频修复、视频文字去除以及视频错误隐藏等。本文介绍了以Java语言，用Criminisi算法来实现纹理合成图像的修复。拟采用Java语言程序，使用MyEclipse开发工具，在

2、计算机上实现数字图片的读取，并编写程序来处理、修复图片，并用Criminisi算法来实现纹理合成的图像修复，最后用程序输出图片，完成修复、实现设计目的关键词：数字图像，图像修复，Java语言，Criminisi算法1 文献综述图像修复(Inpainting)技术是一项古老的技术，最早出现于欧洲文艺复兴时期。为了恢复艺术作品丢失或损坏的部分，同时保持作品的整体效果，人们就开始对美术作品进行修复，主要是修补作品上所出现的裂痕或沟，称之Retouching(润饰)或Inpainting(修复)。图像修复技术是应对图像中遗失或者损坏的部分，利用完整未损的图像信息，遵照一定的规则修补，使得修复后的图像接

3、近或达到原图的视觉效果1。从纯粹数学的角度来看，图像修复是一个病态问题，因为无足够的信息可以保证能唯一正确的恢复被损坏部分。因此，人们从视觉心理学的角度进行分析，提出了各种假设来解决这个问题2。自从 1974 年Catmull发明纹理映射技术以来，纹理合成即成为一个重要的研究方向。纹理合成是以人工合成的方式生成具有真实感的纹理资源，以满足虚拟现实相关应用中对纹理资源的需求。纹理合成的思路有两种，分别为过程纹理和基于样图的纹理合成。近年来，基于样图的纹理合成渐渐取代了过程纹理合成。基于样图的纹理合成以小规模纹理图像为样本，可以合成规模任意大的纹理图像，而且保证合成的纹理图像与样图在视觉上“相似”

4、3。基于样图的纹理合成具有强大的通用性，因此有的研究者将该技术应用于图像修补，从图像自身取样将合成的纹理图像填补在图像受损区域达到修补图像的目的。其中以Criminisi等人提出的算法以其实现简单和准确性得到了广泛的应用，这种纹理合成主要由优先级计算、搜索和复制 3步组成。Criminisi 给出的实验结果表明Criminisi算法与其他修复算法相比，修复速度更快，修复质量更好，特别是对大面积的缺损图像进行修复时，其优点更为突出。因此，Criminisi算法在图像修复、视频修复等领域中受到了广泛的应用4。Java是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言，是由Sun Microsys

5、tems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台（即JavaSE， JavaEE， JavaME）的总称5。Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性，广泛应用于个人PC、数据中心、游戏控制台、科学超级计算机、移动电话和互联网，同时拥有全球最大的开发者专业社群。在全球云计算和移动互联网的产业环境下，Java更具备了显著优势和广阔前景6。2 选题背景及其意义数字图像修复技术作为数字图像处理中一个很重要的分支，广泛应用于破损图片、照片、画作和电影胶片的修复；古老文物的修复；多余目标、文字或物体的去除；影视特技的制作；图像的传输与压缩；图像的缩小与放大等领域7。特

6、别是在流媒体飞速进步的时代里，人们在物质生活足够充裕的条件下，越来越注重精神生活的丰富多彩，对图像、视频的审关角度、审美标准日趋多样，对图像的质量要求越来越高。然而数字图像在产生和使用当中会由于多种原因造成图像信息的完整性受损，需要对破损的图像进行修补。图像修补就是根据图像中已知的信息对图像破损区域进行信息填补的过程，其目的是恢复破损的图像信息，并且使观察者无法察觉出图像曾经破损过或已被修补好8。图像修补是当前图像处理领域的一个新的研究热点，在人们的工作生活中应用越来越广泛。例如将破损的古代美术作品进行数字化然后在计算机中对破损图像进行修补，这为保护古老艺术品开辟了更安全的途径；人们家中的老照

7、片由于年代久远出现残破和污点，可以利用数字图像修补技术把老照片补全；某些特效处理去除了图像中的文字和对象，需要填补留下的空白；旧电影和电视的录像带由于存在划痕和污点，电视台将其数字化的过程中需要对受损的视频图像进行修补。虽然目前有一些强大的图像处理软件，例如Photoshop，也可以对残缺的数字图像进行修补，但是需要有经验的专业技术人员进行复杂的手工处理，无法达到计算机自动处理的目的，而且处理效率低下，需要较长时间才能完成一幅图像的处理。另外对于视频图像修补这样的大数据量操作，人工处理更是不现实9。因此，现在图像修补技术的研究旨在寻找更智能化、修补效果更好的算法，只需要用户简单地选择需要修补的

8、区域，计算机就能根据图像的特征信息自动地完成修补图像的工作，显著减少处理时间，提高工作效率，完成一些人力难于完成的任务。综上所述，研究数字图像修复技术具有十分重要的实践和理论意义。该技术的研究不仅可以直接作用于人们的日常生活和工作，提高工作效率，还可以推动智能图像处理技术的发展，使数字图像处理技术得到更广泛的推广应用。3 研究内容3.1 图像修复平台的选择进行处理图像的应用软件很多，如Photoshop，Fireworks等10。但这些图像处理软件只是为了改善用户的某些视觉效果，不利于针对某个具体任务进行特殊的图像处理。在实际应用中进行的图像处理应根据高级程序语言来编写自己的图像处理软件。Ja

9、va就是这样一种一种可用于图像处理的高级语言11。具体如下：1.开发工具：MyEclipse 8.52.运行环境：安装JDK1.6支持Java运行。3.辅助开发工具：Jcreator123.2 Criminisi算法的步骤Criminisi提出的基于块的纹理合成算法由于合成效果好而得到了广泛的研究，后来的绝大多数研究者都采用了该算法提出的图像修补基本框架。Criminisi提出的修补方法基本过程主要由优先级计算、搜索和复制 3 步组成。1.优先级计算：第一步优先级计算主要是决定修补顺序即最先需要修补的目标块。2.搜索：第二步搜索就是根据目标块p中部分的纹理特征在图像已知区域中搜索p的匹配块，得

10、到的最优匹配块为q。3.复制：第三步复制就是将最优匹配块q与p对应的部分复制到p中，使得p得到修补，并且更新待修补区域边界，从而完成修补13。3.3 使用Java来实现Criminisi图像修复1.采集：在Java中，用PixelGrabber类来实现获取图像像素并存入数组中的功能，使得用户能在计算机的操作平台上，对数字图像进行采集。2.转换：用Java中的MemoryImageSource类来实现在像素数组中形成图像矩阵，把从计算机中取得的数据转换成矩阵。3.处理：在计算机中用Java语言对转换成矩阵的数据进行灰度变换、均匀化等图像处理。4.输出：图像处理完毕后，同样以MemoryImage

11、Source类来将矩阵转换成数组并输出，形成新的修复后的图像14。4 工作特色及其难点，拟采取的解决措施4.1 工作特色及其难点本设计的特色在于将Criminisi算法与Java软件进行结合，使得在Java运行环境下进行编程的同时遵从Criminisi算法的步骤与方法，进行图像修复。由于并没有事先学习过Java语言，而在学习新编程语言的同时还需弄懂Criminisi算法的实施细节，最后用Java编出遵从Criminisi算法的程序。程序是新程序，算法是新算法，本次设计的难点就在这里。4.2 拟采取的解决措施在修复平台上采用MyEclipse 8.5的同时辅以Jcreator软件，力图使图片与矩

12、阵能够相互转换，采用辅助软件并将矩阵导入Java编程软件中，以便能够用程序对矩阵进行处理，进而修复图像15。5 论文工作量及预期进度2012/11/012002/11/31 收集资料，阅读技术文献，书写开题报告；2012/12/012012/01/31 阅读文献和参考书，理解Criminisi图像修复算法；2013/02/012013/02/28 学习Java语言及Java图像处理；2013/03/012013/03/31 编写程序实现纹理图像的破损区域修复；2013/04/012013/04/10 中期答辩；2013/04/102013/04/30 程序调试和论文撰写；2013/05/012

13、013/05/31 毕业答辩准备和答辩。6 预期成果及其可能的创新点预期成果：通过阅读文献，完成文献翻译，了解Java在Criminisi图像修复算法方面的运用。实现对受损图片丢失部分的修补与修复，主要拟掌握用Java软件来修复图片的技术。 可能的创新点：将Java与Criminisi有机结合，试图找到一种新的图像修复办法的可能。参考文献：1 刘榴娣，刘明奇，党长民.实用数字图像处理M.北京:北京理工大学出版社，1998.2 林云莉，赵俊红，朱学峰，胡永健.改进的纹理合成图像算法J.计算机应用与软件，2010，(1):4-10.3 李景辉，张晓峰，马燕.纹理合成在图像修复中的应用研究J.计算机

14、工程，2009,(2):3-7.4 王宏，赵海滨.数字图像处理-Java语言实现M.沈阳:东北大学出版社，20055 张跃平.JAVA 2实用教程M.北京：清华大学出版社，2006.6 张莉，赵文昉.Java编程与应用教程M.北京：人民邮电出版社，2004.8-10.7 李景辉，张晓峰，马燕.纹理合成在图像修复中的应用研究J.计算机工程，2009，(2):4-8.8 Kenneth.R Castleman. 数字图像处理M，朱志刚，林学阎，石定机等译.北京:电子工业出版社，2011.9 李景辉，张晓峰，马燕.纹理合成在图像修复中的应用研究J.计算机工程，2009，(1):1-5.10 何东健，

15、耿楠，张义宽。数字图像处理M.西安：电子工业大学出版社，2004.11 孙燕.Java2入门与实例教程M.北京:中国铁道出版社，2003.12 Bruce Eckel.Thinking in Java M. Fourth Edition.President MindView Inc，2007.13 Rafael C.Gonzalez，Richard E.Woods.数字图像处理M.阮秋琦，阮宇智等译.北京：电子工业出版社，2011.14 王宏，赵海滨.数字图像处理-Java语言实现M.沈阳:东北大学出版社，2005.15 （德）伯德，（德）伯奇.数字图像处理：Java语言算法描述M.黄华等译.

16、北京：清华大学出版社，2010.指导教师意见该生的毕业设计主要采用java语言实现基于Criminisi的图像修复算法。主要研究内容包括：理解Criminisi图像修复算法，掌握Criminisi算法实现的步骤学习java编程语言和编程软件，如Eclipse，editplus，了解java编写算法程序的具体操作过程。采用java语言编写Criminisi图像修复算法，实现几种破损灰度图像的修复。该设计可以满足对图像信息缺损现象的修复作用，并且面向java平台整合图像修复算法，从而实现基于TV模型的破损图像修复作用。毕业设计主要解决信息缺损图像的修复问题，从理论结合实际的技术角度，培养学生实践能

17、力。题目切合现实，技术方案可行，符合专业选题要求。该生态度认真，已完成文献阅读、英文文献翻译等准备工作，同意该生参加开题答辩。 指导教师签名： 年 月 日评议小组意见1、论文选题：有理论意义；有工程背景；有实用价值；意义不大。2、论文的难度：偏高；适当；偏低。3、论文的工作量：偏大；适当；偏小。4、设计或研究方案的可行性：好；较好；一般；不可行。5、学生对文献资料及课题的了解程度：好；较好；一般；较差。6、学生在论文选题报告中反映出的综合能力和表达能力：好；较好；一般；较差。7、学生在论文选题报告中反映出的创新能力：好；较好；一般；较差。8、对论文选题报告的总体评价：好；较好；一般；较差（在相应的方块内作记号“”）二级学院所确定评议小组名单（3-5人）组长： 、组员： 、 、 、 单位盖章 主管领导签名： 年 月 日评议结论评议小组组长签名：评议小组组员签名： 年 月 日