图像序列中的雨雪去除方法研究

论文摘要

机场跑道异物严重影响着飞机的飞行安全,而雨雪天气对基于视觉的机场跑道异物检测系统造成非常不利的影响。通过消除雨雪影响,提高对机场跑道异物检测的准确性,可以提高我国机场安全运行的保障能力和运行效率。在此背景下,本文结合雨雪的形状特性、分布特性提出了雨雪去除新方法。本文的研究成果主要包括:1、提出一种基于模糊连接度的雨雪去除新方法。针对雨雪的分布特性,单个种子点无法识别所有的雨雪区域,利用雨雪对像素亮度的影响,确定进行模糊生长的多个种子点,并针对模糊生长的过连通问题,加入距离因素改进模糊生长的终止条件;同时为消除移动物体的干扰,根据物体的移动将引起像素点较大颜色变化,应用HSI颜色空间的H元素来分辨移动物体。实验结果表明,本文算法适用于不同程度的雨雪,可以识别出不同降速的雨滴或雪片,并能较好的消除移动物体的影响。2、针对雨雪在图像处理中造成的不利影响,提出一种基于改进Snake模型的雨雪去除新方法。传统Snake模型的初始轮廓点为手工确定,且只适用于目标边缘清晰的情况,而雨雪的轮廓并不明显,因此本文提出利用模糊连接度自主确定有序初始轮廓点;由于高速下落的雨雪在图像中形成模糊边缘,传统的Snake模型不能准确收敛到边界点,本文利用模糊相似度改进Snake模型的外部能量函数,从而准确定位雨雪边界,而后经过三次B样条得到连续光滑的雨雪轮廓;并且为了消除运动因素的干扰,应用了HSI颜色空间的H元素。通过对大量雨雪图片进行实验,结果表明,该算法更好地识别出雨滴或雪片,并能消除移动因素的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 模糊信息在图像处理中的应用
• 1.4 模糊连接度在图像分割中的应用
• 1.4.1 模糊连接度和Voronoi图分类相结合的方法
• 1.4.2 模糊连接度和FCM方法的结合
• 1.4.3 模糊连接度上增加属性检测的方法
• 1.4.4 模糊连接度应用于图像分割的其他方法
• 1.5 主动轮廓模型在图像分割中的应用
• 1.6 本文工作及论文的组织结构
• 第二章 模糊连接度理论
• 2.1 模糊数学基础
• 2.1.1 隶属函数和模糊子集
• 2.1.2 截集、支集和核
• 2.1.3 模糊关系
• 2.2 模糊连接度理论
• 2.2.1 模糊空间元素的邻接关系，模糊数字空间
• 2.2.2 场，隶属场
• 2.2.3 模糊空间元素的相似度
• 2.2.4 模糊连接度
• 2.2.5 模糊数字空间的等价关系
• 2.2.6 模糊对象的抽取
• 2.3 最优路径搜索算法
• 2.3.1 基于动态规划方法的模糊路径搜索
• 2.3.2 基于Dijkstra方法的模糊路径搜索
• 第三章 基于模糊连接度的雨雪去除算法
• 3.1 颜色空间
• 3.1.1 RGB彩色空间
• 3.1.2 由RGB空间线性变换得到的空间
• 3.1.3 由RGB空间非线性变换得到的空间
• 3.2 图像的分割方法
• 3.2.1 基于区域的分割方法
• 3.2.2 基于边缘的分割方法
• 3.3 基于模糊连接度的雨雪检测
• 3.3.1 选取多个种子点
• 3.3.2 模糊生长终止条件的改进
• 3.3.3 模糊生长过程
• 3.4 消除运动因素干扰
• 3.5 雨雪去除
• 3.6 实验结果分析
• 第四章 基于改进Snake模型的雨雪去除算法
• 4.1 传统Snake模型
• 4.2 模型的外力改进
• 4.2.1 多尺度高斯势能力
• 4.2.2 气球膨胀力
• 4.2.3 距离势能力
• 4.2.4 动态距离力
• 4.2.5 梯度矢量流（GVF）
• 4.3 Snake模型计算方法
• 4.3.1 差分算法
• 4.3.2 动态规划算法
• 4.3.3 贪婪算法
• 4.4 改进的Snake模型
• 4.4.1 初始轮廓点
• 4.4.2 改进外部能量函数
• 4.4.3 基于三次B样条的雨雪轮廓
• 4.5 消除运动因素干扰
• 4.6 实验结果分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间发表论文