目标轮廓提取方法研究

论文题目: 目标轮廓提取方法研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 模式识别与智能系统

作者: 娄联堂

导师: 丁明跃

关键词: 图像分割,目标轮廓提取,主动轮廓模型,最小作用曲面,量子力学,量子轮廓模型,仿射不变性,打击效果评估

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 图像分割是图像处理、计算机视觉、模式识别中的核心问题,对它们的发展有非常大的影响。目标轮廓提取是图像分割重要研究内容,在图像识别与图像分析中占有重要地位,已广范应用于军事、医学图像分析等许多领域,取得了令人瞩目的研究成果。该文针对目标轮廓提取方法及应用,从以下四个方面进行了研究:(1) 基于偏微分方程目标轮廓提取方法; (2) 基于量子力学中粒子运动规律的目标轮廓提取方法; (3) 具有仿射不变性的目标轮廓自动提取; (4) 将具有仿射不变性的目标轮廓自动提取方法应用于舰船打击效果评估。该文首先对目前常用的基于偏微分方程目标轮廓提取方法,如主动轮廓模型、目标轮廓能量全局最小主动轮廓模型、拓扑自适性Snake 模型,以及水平集分割方法等作了比较,指出了各自的优缺点。在此基础上,改进了基于最小作用曲面与鞍点的封闭轮廓曲线提取方法,提出了一种基于最小作用曲面及图像二分法的封闭轮廓提取方法,用一条直线将图像分成两幅小图像,以一种简单的方式解决了封闭轮廓曲线检测问题,避免了复杂的鞍点检测过程。同时,从理论上分析了基于最小作用曲面及图像二分法的封闭轮廓曲线提取方法的算法复杂性,证明了该方法的运行时间比基于最小作用曲面与鞍点的封闭轮廓曲线提取方法快。自Snake 模型出现以来,人们对其作了许多改进,提出了许多不同的目标轮廓提取方法。但是从本质上讲,它们均属于基于经典力学中能量最小方法或者与之等价的方法(如牛顿定律: 力的平衡,合力为零),其自身存在固有缺点。例如,图像含有噪声,而经典力学则没有考虑图像和目标轮廓的这种统计特性。为了解决这一问题,该文将量子力学中关于粒子运动规律引入目标轮廓提取。通过对经典力学与量子力学中粒子运动规律的分析和类比,提出了量子轮廓模型新概念,给出了预测粒子运动位置集合的两种方式:线模式与扇形模式; 讨论了粒子从一点运动到另一点的概率计算问题; 研究了量子轮廓模型中有分枝目标轮廓的提取、轮廓曲线的收敛性及轮廓曲线光滑性问题; 提出了多粒子量子轮廓模型; 最后分析了基于量子力学中粒子运动规律的目标轮廓提取方法的边缘检测定位性能及算法时间复杂性。实验结果表明,基于量子力学的目标轮廓提取方法具有定位精度高,运算速度快等优点。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 目标轮廓提取方法文献综述

1.3 课题来源

1.4 本文主要研究内容

2 基于偏微分方程的目标轮廓提取理论与方法

2.1 引言

2.2 主动轮廓模型

2.3 目标轮廓能量全局最小主动轮廓模型

2.4 拓扑自适应 Snake 模型

2.5 水平集分割方法

2.6 本章小节

3 基于最小作用曲面及图像二分法的封闭轮廓提取方法

3.1 引言

3.2 基于最小作用曲面的封闭轮廓提取方法

3.3 基于最小作用曲面及图像二分法的封闭轮廓提取方法

3.4 实验结果与分析

3.5 本章小节

4 基于量子力学粒子运动规律的目标轮廓提取方法

4.1 引言

4.2 量子轮廓模型

4.3 基于量子力学粒子运动规律的目标轮廓提取方法

4.4 算法性能评价

4.5 实验结果与分析

4.6 本章小节

5 具有仿射不变性目标轮廓提取方法

5.1 引言

5.2 仿射变换参数规范化处理

5.3 利用形殊线求解变换参数

5.4 基于轮廓曲线能量和遗传算法的仿射变换参数求解方法

5.5 本章小节

6 基于目标轮廓与专家知识库的舰船打击效果评估

6.1 引言

6.2 舰船打击效果评估的两种模式

6.3 舰船打击效果评估知识库

6.4 目标轮廓及打击部位的提取

6.5 舰船打击效果评估数学模型

6.6 本章小节

7 全文总结

致谢

参考文献

附录1 作者在攻读博士学位期间发表论文目录

附录2 量子轮廓模型轮廓曲线跟踪收敛性证明

发布时间: 2006-04-05

参考文献

[1].目标轮廓提取模型的结构表示理论的研究和实现[D]. 曾德炉.华南理工大学2009
[2].面向视频监控的动态目标检测、跟踪与识别关键技术研究[D]. 徐杨.东北大学2012
[3].基于仿人视觉的显著性目标分割识别及其应用研究[D]. 吴长伟.浙江大学2018

目标轮廓提取方法研究

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