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《【碩士論文】圖像分割算法的研究與改進.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、山東大學碩士學位論文摘要在過去的近二十年里，圖像分割作為計算機視覺等領域的重要研究方向，吸引了越來越多的研究者的注意。物體輪廓的提取在各個方面所起的作用越來越重要，因此對于這方面的研究方法也越來越多。首先是主動輪廓模型，它是一種充分利用高層信息的自上而下的處理過程。它為輪廓提取、立體匹配和目標跟蹤等●一系列視覺問題提供了一個統(tǒng)一的理論框架，并已在圖像分割、醫(yī)學圖像處理、人機交互、監(jiān)視和監(jiān)控等許多領域獲得了廣泛的應用；接下來是在主動輪廓模型的基礎上發(fā)展起來的幾何算法，最初由Osher和Sethian提出，用于解
2、決遵循熱力學方程下火苗外形的變化過程，這是由于火苗外形的高動態(tài)性和拓撲結構變化的隨意性。因此這種方法對于拓撲結構變化比較復雜的物體輪廓的提取有較大的優(yōu)越性，現(xiàn)在已經應用于醫(yī)學領域病變處的診斷。但是這幾種模型仍然存在許多問題，因此有必要對它們做深入研究，以提出改進算法。本文首先闡述了主動輪廓模型的基本原理，研究了傳統(tǒng)參數(shù)化主動輪廓模型能量函數(shù)最小化的改進算法。因為主動輪廓模型對凹形物體輪廓提取的效果不好，我們引入了面積能量，并進行了仿真，結果有所改善。接下來，針對傳統(tǒng)參數(shù)化主動輪廓模型的對輪廓線的初始位置仍然敏
3、感的問題沒有解決的問題，我們研究了梯度流量算法(ovF)。雖然這種方法對凹陷物體輪廓的提取也比主動輪廓模型效果要好，但是在對深度凹陷的物體輪廓的提取時效果卻不是很好，為此我們將力場擴散方程中梯度矢量流的各分量分別歸一化，使曲線上各點受物體邊界力場的影響跟它與邊界的距離無關，從而克服了GVF模型難以解決的深凹腔問題，同時提出在G、rF模型中引入和設置方向矢量的算法，在矢量指定范圍內能屏蔽掉不需要的物體力場的影響，從而更加準確地分割出感興趣的物體。由于snake以及其它基于能量最小化的傳統(tǒng)參數(shù)型主動輪廓模型和算法
4、都存在幾個缺點：1)難于分割拓撲結構比較復雜，有分支和突觸的物體；2)三維實現(xiàn)比較困難；3)分割結果對輪廓初始位置比較敏感；4)難以確定合適的迭代終止準則。為此我們又研究了幾何模型算法，并在此基礎上研究了Mumford—Shah模型，對它進行了改進，對彩色圖像和醫(yī)學圖像的輪廓進行了提取，仿真結果表明，改山東大學碩士學位論文進后的Mumford—Shah模型克服了上述幾個問題。實驗表明，文中對snake模型、GVF模型和Mumford-Shah模型的改進都取得了明顯的效果，但它們各自都有其優(yōu)缺點，我們應該在不同
5、的場合下，充分利用它們的優(yōu)點，更好的發(fā)揮其應有的性能。關鍵詞：圖像分割；主動輪廓模型；梯度流量法；Mumford-Shah模型山東大學碩士學位論文縮略語AIArtificialIntelligence人工智能^CMActireContourModel主動輪廓模型G、限GradientVectorFlow梯度矢量流GGVFGeneralizedGradientVectorFlow廣義梯度矢量流ROIRegionofinterest感興趣區(qū)域IVCImageandVisionComputingCVIUComput
6、erVisionandImageUnderstandingCVPRIEEEinternationalConferenceonComputerVisionandPatternRecognitionICPRIEEEInternationalConferenceonPatternRecognitionICCVInternationalConferenceonComputerVisionICIPIEEEInternationalConferenceonImageProcessing5山東大學碩士學位論文第一章引言1．
7、1研究背景與選題意義計算機視覺(也稱為機器視覺或圖像分析與理解)是用計算機來模擬生物外顯或宏觀視覺功能的科學與技術m，其目的是用計算機代替人眼及大腦對于景物環(huán)境進行感知、解釋和理解。計算機理論發(fā)展至今，出現(xiàn)過兩種視覺理論。一種是傳統(tǒng)的計算機視覺理論。該理論的起源可以追溯到20世紀50年代統(tǒng)計模式識別理論的提出，當時的工作主要集中在二維圖像分析和識別上，而在70年代末，麻省理工學院(MIT)人工智能(ArtificialIntelligence，AI)實驗室的馬爾(Marr)教授提出的計算機視覺(Computa
8、tionalVision)理論，為計算機視覺研究領域確立了一個非常重要的理論框架嘲。到了20世紀80年代末，則提出了另一種視覺理論，即主動視覺(也稱為行為視覺和目的性視覺)理論。這種理論認為視覺系統(tǒng)的作用是將視覺感知轉化為動作的集合，而且動作依賴于視覺任務并與環(huán)境動態(tài)交互p棚，它與Marr的視覺理論有著顯著的區(qū)別。主動視覺以1987年Kass和Terzopoulos等人提出的主動輪廓模型為重要標志咖
