1、厦门大学软件学院毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 班级 学号 指导教师姓 名 职称 所在单位 厦门大学软件学院 毕业设计（论文）题 目 基于 AForge.NET 的图像处理软件设计实现 .1 课题研究意义 随着计算机的普及以及办公自动化技术的发展，人们的日常工作已经越来越离不开计算机了。而大部分人主要利用计算机进行文档的撰写和编辑。于是不可避免地要遇到图片以及图像的处理问题。比如进行屏幕截图，然后对截取的图片进行简单的处理；又或者对原本已经存在的图片进行相应 的处理并放入到文档中。 但是 Windows 自带的两款图像相关的软件 -“画图程序”和“图片和传真查看器”的功能又过于简单，要想截
2、图的话必须使用 Print Screen 快捷键，并打开“画图程序”才能完成。总的来说， Windows 本身自带的软件并不能方便快捷地为用户提供图像编辑功能。而市面上比较好用的截图软件和图像编辑软件不是体积太大就是需要收费，而在办公自动化中需要的仅仅是一些比较简单实用的功能，用户完全没有必要为了这些功能去购买或者装一款比较庞大的软件。 用户需要的是一款能够整合截图和图像编辑的、方便使用的 、易于使用的并且小巧的办公图像处理辅助软件。 因此，本课题设计和实现具有一定的现实意义。 随着计算机应用水平的不断提高，计算机图形学也在飞速地发展，从字符界面的计算机图形学的研究到图形操作系统中视频游戏的研
3、究、数字图像识别、人脸识别等等。因此，对计算机图形学的研究是很有意义的。 1.2 发展水平及现状 国内外图像编辑软件的发展现状 这些年来，计算机图形学经过多年的发展，已经有了很多的研究成果和理论，许多分支学科的研究和发展水平已经非常成熟。 （ 1）屏幕截图就是一个发展非常成熟的领域，从字符界面的 DOS 程序截图到 Windows、 Linux、 Mac OS 等图形操作系统中的截图都已经发展得很完善。这方面有非常著名的代表产品： Snag It 8.2。 Snag It 提供丰富的屏幕捕获形式，满足用户对文字、图片、网页、滚动窗口、动画等不同对象的捕获要求，为演示、文档、博客、网页提供高质量
4、的图片。并且 Snag It 内置强大的图片编辑器，可在捕获图像上轻松添加文本、箭头、边缘效果、交互提示等特效。其实 Snag It 可以说是本课题的一个榜样，一个发展方向。 （ 2）图像编辑方面，发展十分迅速。主要是因为计算机硬件水平的提高，CUP 和 GPU 的处理速度呈几何级数的提高，都为计算机图形学图像编辑提供了良好的发展环境。而在图像编辑领域，毫无疑问 Adobe 公司的 Photoshop CS 是个中翘楚，功能十分强大。 Adobe 公司的 Photoshop 是一个集图像扫描、编辑修改、图像制作、广告创意、图像合成、图像输入 /输出于一体的专业图形处理软件。 Adobe Pho
5、toshop 为美术设计人员提供了无限的创意空间，可以从一个空白的画面或从一幅现成的图像开始，通过各种绘图工具 . 的配合使用及图像调整方式的组合，在图像中任意调整颜色、明度、彩度、对比、 甚至轮廓及图像；通过几十种特殊滤镜的处理，为作品增添变幻无穷的魅力。 Adobe Photoshop 设计的所有结果均可以输出到彩色喷墨打印机、激光打印机打印出来。当然也可以软拷贝至任何出版印刷系统。 Adobe Photoshop 由最初的 2.0 版至今天的 CS 版，随着版本的不断提高，其功能也越来越强大。就一般图形处理业务而言，其功能大概用不到它所具有的三分之一。 Adobe Photoshop 在
6、电脑美术的二维平面领域里，是最具代表性的软件 ,掌握了它再学习其它绘图软件将事半功倍。 （ 3）而图像处理方面，没有相应的商 业软件，主要是一些理论性的成果，使用各种算法对图像进行处理。运用在数字图像识别、视频游戏等高端领域。 （ 4）另外，计算机图形学随着硬件设备和图形软件功能的不断完善和扩充 ,在近 20 年内得到了广泛的应用。目前，主要的应用有： 图形用户界面 计算机辅助设计 计算机艺术创作 教育和娱乐（多媒体） 虚拟现实 存在的问题 存在的问题不是技术方面的，主要是商业软件过于庞大的体积和售价与大部分普通用户的需求之间不匹配的问题。另外，还有商业软件繁琐的操作也成为普通用户使用这些产品
7、的障碍。 就像 Snag It，作为商业 软件，它的售价高达 600 元人民币，大部分用户不愿购买。用户需要的仅仅是一款能够具有简单实用的截图和图像处理功能的软件。Adobe Photoshop CS 售价也十分高昂（近 3000 元人民币），而且体积比较大（ 700800MB）。 另外，普通用户的需求仅仅是简单的图像编辑，并不想花时间去学习这些软件复杂的操作。 1.3 发展趋势 图像处理已经发展的相当完善，现在计算机图形学的发展方向主要是虚拟现实和数字图像识别。 虚拟现实主要依靠 3D 技术的发展。有两个发展方向，一个是娱乐和服务方向，使用虚拟现实技术实现逼真 的 3D 游戏、 3D动画。在
8、网络商店中使用虚拟现实技术展示商品的详细信息。另一个方向是对工业设计的辅助，像 CAD 制图等。 数字图像识别用处十分广泛，现在人脸识别技术已经运用在数码相机和密码安全领域。 .1 需求分析 2.1.1 系统总体简介 本课题是为经常接触文档编辑并且会用到图片的工作人员设计的简单图像处理软件。 本软件实现图像计算机图形学的图像常见算法处理，从而达到图像预期的美感目标，本软件是一款简单实用的图像处理软件。 本软件主要包括多个子功能模块，主要概括为一下几个方面： 图像的色彩处理 HSL 颜色空间 处理 YCbCr 颜色空间处理 二值化处理 数字形态学 边缘检测 卷积与相关的比较 中值化处理 2.1.
9、2 系统子模块实现原理简介 裁剪 裁剪主要使用屏幕截图部分功能。 镜像变换分为水平变换和垂直变换。 实现镜像变换最直接的方法是对数据位进行直接变换，但是比较复杂而且效率不高。但是通过缩放变换来完成就比较简单了，当缩放变换两个坐标轴方向的缩放系数绝对值都为 1，但是符号相反时，缩放变换的效果就 是镜像变换。 旋转：采用如下的旋转公式对每一个像素进行处理： 而当 为 90时转换公式可以简化为 x=-v， y=u。 图像的灰度化就是使彩色的 R， G， B 分量值相等的过程。使用加权平均值法，即根据重要性或其他指标给 R， G， B 赋予不同的权值，并使 R， G， B 的值加权平均。公式为 R=G
10、=B=(WrR+WgG+WbB)/3。其中 WrR=0.30， WgG=0.59，WbB=0.11。 颜色调整是用相同的方法改变图像中所有像素的颜色值，以得到不同的显示效果。 对比度和亮度的调整在对照片和视频的处理中经常用到。 1、亮度调整可以通过对 R， G， B 颜色分量调整来实现。 2、对比度调整时，需要对 R， G， B 每一分量的最高值和最低值进行平衡处理。 Gamma 校正 Gamma 校正是一种比较重要的颜色处理方法。用来尽量的减少呈现出来的图像的效果与源图像效果之间差别。 颜色分离即把 R， G， B 分量中的像应的颜色分量的值设为 255。 滤色即把 R， G， B 分量中的
11、像应的颜色分量的值设为 0。 图像处理就是运用一系列特定操作改变图像的像素，以达到特定的目标，比如使图像更清晰，或从图像中提取某些特定的信息等。 图像平滑与模糊主要采用低通 滤波技术，其基本思路是保留图像空间频率的低频成分，减少图像的高频成分。 图像的锐化与清晰主要采用高通滤波技术。增强图像高频空间频率成分，阻挡低频空间频率成分。相对于高频成分来说，低频成分被削弱了。 边缘增强与检测 是图像的轮廓更加突出的图像处理方法叫做边缘检测或者边缘增强。 中值滤波可以有效地除去随机噪声。 油画 实现油画的算法是一种域处理的扩散算法，新图像中的每一像素的值都要对其一定领域内的多个像素进行处理而得到的。 傅
12、立叶变换和余弦变换 常用的正交变换就是傅立叶变换和余弦变换。余弦变换的定义如 下： F(u)为第 u 个余弦变换系数， u 为广义频率变量， u=1,2,3 ,N-1。 f(x)为时域中 N 点序列， x=0,1,2, ,N-1。 腐蚀与膨胀 腐蚀的效果是使图像收缩，而膨胀的效果是使图像扩展。 边缘提取 即把图像的边缘轮廓提取出来，可以通过图像与图像的腐蚀之差来实现。集合 A 的边界用 (A)来表示，可以通过集合 B 对集合 A 进行一次腐蚀而得到，即： (A)=A-(A B) 图像细化 一个图像的中央的骨骼的部分叫做图像的骨架。图像细化就是求图像骨架的过程。在图像细化过程中，图像会保持有规律
13、 的收缩。在缩小的过程中，图像的连通性保持不变。 3.本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 3.1 本课题的研究手段 本课题采用 C#语言开发。虽然 Java 与 C#等语言可以快速简单地开发程序，但是 C#在程序的运行效率、内存使用的可控性和编程的灵活性上上具有优势。图像处理需要进行大量的图像数据运算，经常使用复杂、费时的算法，因此图像处理程序的运行效率非常重要。 本课题的开发平台采用 .NET，其 AForge.NET 架构可以快速方便的开发程序界面。 由于 AForge.NET 中 Image 库充分利用了面向对象技术 的优点，它使得我们编程时极少需要关心对象方法的实现细节，同时类
14、库中的各种对象的强大功能足以完成我们程序中的绝大部分所需功能，这使得应用程序中程序员所需要编写的代码大为减少，有力地保证了程序的良好的可调试性。 3.2 开发软硬件环境 硬件： CPU： Intel Pentium M 1.6 GHz ； 内存： DDRII 512MB； 硬盘： 60GB； 软件： Windows XP SP2 SharpDevelop3.0； 3.3 可行性分析 3.3.1 经济可行 性 本系统我将要在学校内自己开 发完成。在此过程中我将去图书馆查阅一些书籍也可在网上的相关的技术论坛里学习、讨论，不需要再进行技术培训。开发过程中我将力求考虑到系统的完整安全性，采用良好的界面
15、，使用方便，可以使用户快速掌握。因此，开发、运行、维护成本都很低。 3.3.2 操作可行性 在本系统的开发过程中， 采用 .net的 AForge.NET架构进行可视化程序开发。完全不必理会程序界面如何生成，只需要集中精力进行图像的处理操作。 3.3.3 技术可行性 本课题使用 C#技术进行开发， C#的发展已经相当成熟。又由于计算机图形学的发展也是比较完善的， 至少在本课题相关领域是非常完善的，再配合AForge.NET 这款功能强大的 IDE，完全可以完成本课题的设计任务。 3.4 时间进度安排： 2008 年 11 月 17 日 -2009 年 1 月 12 日 阅读文献资料，理解任务，
16、进行需求分析和可行性分析， 征求导师意见后进一步改进，整理提交毕业设计开题报告 ， 模块的接口、数据结构、函数及所用算法 确定 完毕 。 2009 年 1 月 13 日 -2009 年 3 月 20 日 进行软件总体设计、详细设计；完成系统文件基本处理模块，简单图形大小等操作模块；拟定毕业论文结构 提纲，完成中期检查报告。 2009 年 3 月 21 日 -2009 年 4 月 20 日 完成系统高级图像处理模块，进行毕业论文初稿构思。 2009 年 4 月 21 日 -2009 年 5 月 20 日 调试改错，进行系统集成， 所有模块协同工作测试，整个软件主体基本完成 ；再进行 系统测试和系
17、统优化；同时撰写提交论文初稿得到导师的评定指导。 2009 年 5 月 20 日 -2009 年 6 月 10 日 软件设计成型功能完善，论文定稿修改撰写提交，各类文档编写齐全，复习知识点，准备论文答辩。 3.5 主要参考文献 1.朱志刚 .数字图像处理编程入门 M. 北京：清华大学出版社， 1999. 2梁肇新 .编程高手箴言 M.北京：电子工业出版社， 2003. 3李春雨 .计算机图形图像理论与实践 M.北京航空航天大学出版社， 2004. 4杨静宇 .曹雨龙 . 计算机图像处理及常用算法手册 M.南京 :南京大学出版社， 2004. 5Feng Yuan (袁枫 ).Windows 图形编程 M.英宇工作室译 .机械工业出版社，2002.4 指导教师审核意见： 校内指导教师签 名： 2009 年 月 日
