基于膜計算和圖論的圖像分割應用研究

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1、馨考袁沖憶士ｆ專業(yè)碩士學位論文表子胰計算和固論的固像分釗左用研堯姚冠君指導教師：王艷霞副教授學位類別：工程碩士專業(yè)領域：計算機技術(shù)二〇一八年四月重慶師范大學碩士學位論文基于膜計算和圖論的圖像分割應用研究碩士研究生：姚冠君指導教師：王艷霞副教授學科專業(yè)：計算機技術(shù)所在學院：計算機與信息科學學院重慶師范大學二〇一八年四月AThesisSubmittedtoChongqingNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterApplicationofImageSegm

2、entationBasedonMembraneComputingandGraphTheoryCandidate:YaoGuanJunSupervisor:WangYanxia,AssociateProfessorMajor:ComputerTechnologyCollege:CollegeofComputerandInformationScienceChongqingNormalUniversityApril，2018獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研宄成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研宄成

3、果，也不包含為獲得重慶師范大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料一。與我同工作的同志本研究所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明。學位論文作者簽名簽字曰期：年（月曰＞｜｜７學位論文版權(quán)使用授權(quán)書木學位論文作者完全了解重慶師范大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)重慶師范大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。學位論文作者簽名簽字曰期：年月曰以４４１重慶師范大學碩士學位論文中文摘要基于膜計

4、算和圖論的圖像分割應用研究摘要圖像分割是圖像處理到圖像分析與圖像理解的關(guān)鍵技術(shù)，是計算機視覺領域低層次視覺中的基礎問題之一。其將圖像劃分成若干區(qū)域并提取感興趣目標物體，以方便圖像內(nèi)容的理解或圖像信息的處理。目前，已有大量的圖像分割算法被提出，并且廣泛地應用于各種領域，如氣象云圖分析、交通圖像分析、醫(yī)療影像分析、軍事研究領域等。圖論作為應用數(shù)學的一個分支，其主要研究對象為圖，因圖與圖像之間具有良好的映射關(guān)系，使得基于圖論的圖像分割算法在近年來備受關(guān)注。其主要思想是將原始圖像轉(zhuǎn)換成帶權(quán)無向圖，圖像中像素點映射為圖中頂點，相鄰像素之間的相似性或差異性對應邊的權(quán)值。完成映射后，利用圖論知識對圖進

5、行劃分，從而完成圖像分割。該方法具有兼顧全局和局部，適用范圍較廣等優(yōu)點，也存在計算時間較長等缺點。膜計算是仿生自然計算中新興的一個學科分支，是一種新的具有并行性的計算模型(又稱P系統(tǒng))。它是從生命細胞的結(jié)構(gòu)和作用、組織器官和細胞群的通信協(xié)作以及在分層結(jié)構(gòu)中處理物質(zhì)的方式中抽象得到的，具有非確定性、分布式和極大并行性等優(yōu)點。本文將類細胞P系統(tǒng)應用到基于圖論的圖像分割中，提升基于圖論的圖像分割的效率，主要研究貢獻體現(xiàn)于如下三方面：①研究現(xiàn)有圖論在圖像分割中的基本方法與實現(xiàn)，設計了一個基于膜計算和圖論的圖像分割算法，包括圖像映射到圖的參數(shù)選擇方法、圖邊權(quán)計算方法。②研究現(xiàn)有膜計算模型的構(gòu)建、規(guī)

6、則和應用等，結(jié)合圖論理論，設計了符合本文算法的規(guī)則及傳遞機制，為P系統(tǒng)的具體實現(xiàn)奠定基礎。③研究分析現(xiàn)有的P系統(tǒng)的方法、策略及實現(xiàn)，設計實現(xiàn)適合本文圖像分割法的模擬器(P系統(tǒng))。將該模擬器應用于具體的圖像分割中，完成圖像分割實驗仿真。綜上所述，本文通過將膜計算應用到基于圖論的圖像分割中，提升了基于圖論的圖像分割的效率，設計的模擬器擴展了膜計算在圖像分割中的應用，也為其他領域解決類似問題提供解決思路。關(guān)鍵詞：圖像分割，膜計算，圖論，最短路徑I重慶師范大學碩士學位論文英文摘要ApplicationofImageSegmentationBasedonMembraneComputingandGr

7、aphTheoryABSTRACTImagesegmentationisakeytechnologyfromimageprocessingtoimageanalysisandunderstanding,andisoneofthebasicproblemsinlow-levelvisioninthefieldofcomputervision.Itdividestheimageintoseveralregionsandextractst