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基于SURF算法的海冰漂移检测研究

2017-05-25 19:05:10 来源:51毕业论文网 访问量:964

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以下是免费参考资料:
 
 论文(设计)题目 基于SURF算法的海冰漂移检测研究
学生姓名 专业 通信工程 指导教师
课题背景介绍: 
  海冰运动是指海冰在风力,潮汐,洋流等多因素影响下,由多种作用力综合作用而呈现的复杂运动形式。海冰运动造成的伤害已成为极区和高纬地区最突出的海洋灾害之一,复杂的海冰冰情与剧烈的海冰运动都对海上油田勘探开发,船舶运输等构成了巨大威胁。因此,海冰运动检测已成为国家发展重视的大问题之一。 
海冰数字图像可提供分辨率极高的海冰冰情照片,可以完善呈现小尺度海冰漂移时的信息。通过对已知长度参照物进行标定,可计算出视频图像中每个像素点所代表的实际距离再从一段时间间隔内的两帧视频图像中提取同一块特征区域进行差异匹配即可得出海冰冰块位移,从而可快速准确的提取海冰速度信息。
图像匹配是计算机视觉和图像处理中的一个重要技术,SURF算法可在适中的条件下完成两幅图像中物体的匹配基本实现了实时处理。SURF算法全称是Speed-up robust features(加速健壮特征),是SIFT(尺度不变特征变换)算法的加速版。 
本设计现实意义:
在过去的几十年以来,海冰运动检测技术已取得巨大的进步
科学家已经开始研究用海冰来增加淡水供应。“一般大洋水的含盐量在35‰左右,近海海水盐度是27‰ 29‰,而海冰浮冰的盐度仅在7‰ 9‰。在结冰过程中,盐分被不断析出,因此海冰具有很大的利用空间。”
    据测算,环渤海地区储存的海冰正常年份可开采300亿立方米淡水,最大年份可开采800亿-- 1000亿立方米淡水,按平均值计算,约相当于黄河1年460亿 500亿立方米的入海流量。也就是说,环渤海海冰如果全部淡化,相当于又发现了一条黄河。
设计实现所需环境和技术:
    系统开发环境的选择对于系统的建立来说至关重要,它将决定着系统开发工作量的大小,系统的性能特点以及系统今后维护工作的难易等。因此在开发系统之前,根据对系统所采用的技术、实现的功能进行的评估,在选择开发环境的时候,主要考虑了以下几个因素:软件开发的一致性和可扩展性、总体成本考虑、配置管理和可维护性,开放性和兼容性也是需要考虑的一个重要方面。所以在选择服务器运行环境和相关配置设置,以及软件和虚拟机版本上都需要进行细致研究,是否符合系统需求,是否能满足后续开发等[3]。
(1)硬件环境
处理器:AMD A4    CPU  @2.50GHz
安装内存(RAM):8 GB
(2)软件环境
系统:Win7 旗舰版 64位,Win7 旗舰版属于系统过渡版本,但64位是比较稳定版本,比较适合进行环境搭建和软件测试,很少出现兼容问题。
开发工具:Matlab  SNAP  ENVI
MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能,以将向量和矩阵用图形表现出来,并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的MATLAB对整个图形处理功能作了很大的改进和完善,使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能(例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等)方面更加完善,而且对于一些其他软件所没有的功能(例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等),MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求,例如图形对话等,MATLAB也有相应的功能函数,保证了用户不同层次的要求。另外新版本的MATLAB还着重在图形用户界面(GUI)的制作上作了很大的改善,对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。
SNAP(Stanford Network Analysis Platform)是一个通用的、能高效的分析和处理大型网络的系统。它支持图和网两种数据结构。其中,图描述的是拓扑结构,即每个结点都有一个唯一的整数id,结点之间的边可以是有向的,也可以是无向的,并且两个结点之间可以有多条边;网可以看成是一种结点和(或者)边上赋有数据的图。这些数据的数据类型可以很容易的作为模板参数传递,这就为实现那些在其结点和边上有着丰富数据的各种各样的网络提供了一种快速便捷的方法。
本课题设计介绍:
1 运用MATLAB、SNAP设计和开发一个基于SURF算法的图像匹配系统,该系统能够进行同一张图片的数字图像处理、显示其图片上的详细信息,并通过一系列的处理方法,将图片编辑的更加准确,清晰。
2 运用SNAP应用,得到的卫星图像需要进行:
(一)预处理
包括:(1)降噪处理 (2)薄云处理 (3)阴影处理
(二)几何修正
包括:(1)图像配准 (2)几何粗修正 (3)几何精修正 (4)正射纠正
(三)图像增强
包括:(1)彩色合成 (2)直方图变换 (3)密度分割(4)灰度颠倒 
(5)图像间运算(6)邻域增强 (7)主成分分析 (8)K-T变换 
(9)图像融合
(四)图像裁剪
包括:按ROI裁剪 (2)按文件裁剪 (3)按地图裁剪
(五)图像镶嵌
包括:(1)图像拼接 (2)影响匀色 
(六)遥感信息提取
包括:(1)目视判读 (2)图像分类 
3 要求为该系统设计友好、易用的SURF匹配算法
4 系统在实际操作中能够按照设计要求稳定、有效、正确地运行。  
5 运用该方法对两张图像进行处理实验,分析讨论处理结果。
 
 
参考文献:
[1]刘彦飞  基于图像的海冰检测算法研究[D] 辽宁:大连理工大学,2009
[2]吴龙涛,吴辉碇,李万彪等  渤海冰漂移对海面风场,潮流场的响应[J] 海洋学报,2005,5(27):5-21
[3]张锐娟,张建奇,杨翠  基于SURF的图像配准方法研究 [J] .红外与激光工程,2009,38(1):160-165. 
[4]季顺迎,王安良,王宇新等  渤海海冰现场检测的数字图像技术及其应用[J] 海洋学报,2000(4):79-87
[5]韩素芹,黎贞发,孙治贵   EOS\MODIS 卫星对渤海海冰的观测研究[J] 气象科学,2005(6):624-628
 
 
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