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《安徽大学》 2011年
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基于图理论的图像分割和分类算法研究

张大明  
【摘要】:模式识别是人类的一项基本技能,随着计算机的出现和人工智能的兴起,人们希望利用计算机来替代和扩展人的部分脑力技能。因此,从20世纪60年代起,模式识别迅速发展并成为一门新兴的学科。模式识别是一门多领域交叉的学科,它与数学、计算机科学、机器学习、心理学、生物学、控制论和图像处理等的研究都有关系;同时,它的应用领域广泛,包括DNA序列分析、化学气味识别、图像理解、人脸检测、表情识别、手势识别、语音识别、图像信息检索和数据挖掘等等。 聚类和分类是模式识别中两个基本问题,本文研究基于图论的聚类和分类算法,以及分别在图像分割和图像识别上的应用。主要内容和创新点如下: 研究基于特征向量选择的谱聚类算法,推广了积分平方误差散度,提出了基于广义积分平方误差的特征向量选择方法及相应的谱聚类算法。对于真实世界的数据,由于都含有噪声,采用谱聚类算法聚类,特征向量的选择十分必要,而特征向量的模态在一定程度上反映了其是否包含聚类信息。用高斯混合模型对特征向量建模,并用EM算法计算其中参数,进而通过测量每个特征向量的广义积分平方误差散度,可以反映其模态信息并作为选择的标准。通过图像分割的实验验证了提出算法的有效性。 根据分裂一融合框架,构建了一种在区域邻接图上进行核密度估计的图像分割算法。首先采用均值漂移算法对图像进行初始分割;然后把初始分割的每个区域视作顶点,区域之间的纹理相似度作为顶点之间边的权值,构造区域邻接图;接着用核密度估计算法计算每个顶点的概率密度;最后在概率密度空间进行区域合并完成最后的分割。提出的算法对复杂图像(如受相干斑噪声污染的SAR图像)分割效果良好,而且适合进行实时处理应用。 研究了图的点积表示及其在聚类中的应用,提出了图的广义点积表示模型,并构建了一种相应的图像分割方法。作为一种新的非线性降维算法,图的点积表示把数据映射为点积空间中的向量,把角度作为向量间的相似性测度。为了增大类间角度(距离),提高聚类效果,我们引入了负的相似度,提出了图的广义点积表示模型。我们在理论上证明了这种推广的合理性,在人工合成数据的实验上验证了其有效性。结合上面提出的分裂一融合框架的图像分割方法,在区域合并阶段采用图的广义点积表示,提出了一种图像分割方法,真实的SAR图像分割实验显示了方法的有效性。 研究了一种线性降维算法:近邻保持嵌入(NPE),在二维图像矩阵上的扩展及其图像识别应用。同一些其他算法一样,NPE要把图像拉直成向量处理,我们提出二维近邻保持嵌入算法(2DNPE),它直接在二维图像矩阵上进行运算,克服了矩阵奇异性问题,同时加快了计算速度。2DNPE实质上只对图像矩阵的行方向进行降维,通过同步对图像矩阵的列方向也进行降维,提出双向二维近邻保持嵌入算法(B2DNPE),它用于表示和识别图像的系数个数要少很多。我们还揭示了NPE和LPP在图像矩阵上扩展算法的关系:其实也是对流形上Laplace Beltrami算子特征函数不同的线性逼近。人脸识别、字符识别的实验显示了所提算法的有效性和优势。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
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1 李新良;;基于模板匹配法的字符识别算法研究[J];计算技术与自动化;2012年02期
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1 李其超;基于非负矩阵分解的医学图像分割方法研究[D];安徽大学;2012年
【参考文献】
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1 王玲;薄列峰;焦李成;;密度敏感的半监督谱聚类[J];软件学报;2007年10期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈思宝;基于t-混合模型和扩展保局投影的聚类与降维方法研究[D];安徽大学;2006年
2 汤进;基于图理论的图像描述与检索方法研究[D];安徽大学;2007年
【共引文献】
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1 刘金红;陆余良;施凡;宋舜宏;;基于语义上下文分析的因特网人物信息挖掘[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年04期
2 钟尚平;林静;;一个基于TSVM的GIF图像通用隐写检测方法[J];北京交通大学学报;2009年02期
3 秦洋;王立宏;武栓虎;宋宜斌;;基于拉普拉斯矩阵的DNA序列集相似性分析[J];北京交通大学学报;2009年06期
4 艾海明;吴水才;高宏建;赵磊;曾毅;;基于图论的肝肿瘤CT图像自动分割方法[J];北京工业大学学报;2010年04期
5 刘娜娜;李景文;李宁;;基于图论分割的多光谱图像非监督分类方法[J];北京航空航天大学学报;2009年05期
6 李华雄;刘盾;周献中;;决策粗糙集模型研究综述[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2010年05期
7 任文军;宋向东;;核密度估计中递归方法选择窗宽及其应用[J];长春大学学报;2009年02期
8 郭新辰;吴希;宋琼;;一种改进相似度参数估计的半监督谱聚类算法[J];东北电力大学学报;2010年06期
9 郭照庄;宋向东;张良勇;董晓芳;;递归方法在窗宽选择上的应用[J];燕山大学学报;2006年04期
10 谭玉敏;槐建柱;唐中实;;基于邻接图的面向对象遥感图像分割算法[J];大连海事大学学报;2009年02期
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1 蒋全胜;贾民平;胡建中;许飞云;;一种基于流形学习的故障模式识别方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
2 杨萍;李学庆;苏新新;牛玉贞;;基于图切分的面向纺织印染图案的分色算法[A];第四届和谐人机环境联合学术会议论文集[C];2008年
3 徐云峰;;一种新的取证计算模型的研究与实现[A];第二十一次全国计算机安全学术交流会论文集[C];2006年
4 ;Image-based Exploration Obstacle Avoidance for Mobile Robot[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
5 秦朗;;基于二叉树多层分类SVM的脱机手写体汉字识别[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
6 程伟;梁萍;;基于图论的雾滴图像分割方法[A];Proceedings of the 2010 International Conference on Information Technology and Scientific Management(Volume 2)[C];2010年
7 ;Studies on Parameters of Loin-Eye Muscle of Hogs Carcass Using Image Processing Technology[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第三分册[C];2005年
8 聂一鸣;吴涛;安向京;叶磊;;基于学习分类的障碍检测方法[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
9 李新光;郑君君;祝一薇;刘建军;夏胜平;谭立球;;基于属性图模型的图像相似性度量[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
10 王天芳;袁世宏;;证候/证候要素研究的分类假说与方法[A];中国中西医结合学会诊断专业委员会2009’年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵莹;半监督支持向量机学习算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 徐森;文本聚类集成关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 宋军;水交换模型的理论方法及应用研究[D];中国海洋大学;2010年
5 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
6 高山;蛋白质点突变效果预测与突变数据库研究[D];南开大学;2010年
7 鹿瑞;自然图像的颜色恒常性计算研究[D];北京交通大学;2010年
8 陈仁杰;内容敏感的图像重映射算法研究[D];浙江大学;2010年
9 刘建明;古代壁画图像保护与智能修复技术研究[D];浙江大学;2010年
10 陈伟;基于时序文本挖掘的新闻内容理解与推荐技术研究[D];浙江大学;2010年
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1 马冉冉;集成学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
2 左国辉;基于子空间方法的人脸识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 杨欣颖;潜器光视觉目标识别技术的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李静伟;基于共享近邻的自适应谱聚类算法[D];大连理工大学;2010年
5 刘晨;XML文档聚类的研究[D];大连理工大学;2010年
6 蒋延生;基于图的适应性相似度估算的半监督学习[D];大连理工大学;2010年
7 孙玉侠;数据挖掘中的谱聚类算法研究[D];中国海洋大学;2010年
8 赵群;极小化标注的音频分类和句子切分的研究[D];中国海洋大学;2010年
9 张丽;无标注自学习反垃圾邮件服务的研究[D];中国海洋大学;2010年
10 卢加磊;半监督学习中协同训练与多视图方法的比较及改进[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
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1 李乐;章毓晋;;非负矩阵分解算法综述[J];电子学报;2008年04期
2 张志龙,鲁新平,沈振康,李吉成;基于LWT的纹理特征提取方法[J];国防科技大学学报;2005年03期
3 张素文;陈娟;;基于非负矩阵分解和红外特征的图像融合方法[J];红外技术;2008年08期
4 苗启广,王宝树;图像融合的非负矩阵分解算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年09期
5 林瑶;田捷;;医学图像分割方法综述[J];模式识别与人工智能;2002年02期
6 董继扬;徐乐;曹红婷;戴晓侠;李学军;杨叔禹;陈忠;;代谢组学数据分析方法及在糖尿病研究中的应用[J];波谱学杂志;2007年04期
7 李兴阳;王文青;;基于模板匹配的车牌字符识别算法研究[J];陕西师范大学学报(自然科学版);2008年S1期
8 苑全兵;黄福;;数字字符识别算法研究[J];电子测试;2010年04期
9 徐泰燕;郝玉龙;;非负矩阵分解及其应用现状分析[J];武汉工业学院学报;2010年01期
10 张永鹏;郑文超;张晓辉;;非负矩阵分解及其在图像压缩中的应用[J];西安邮电学院学报;2008年03期
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1 贾富仓;生物医学图像组织统计分类研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2004年
2 王利;脑核磁共振图像分割技术研究[D];南京理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 许兴明;基于t混合模型的医学图像分割方法研究[D];安徽大学;2010年
2 张达;图像中字符识别算法的设计与实现[D];电子科技大学;2010年
【二级参考文献】
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1 向友君;谢胜利;;图像检索技术综述[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2006年03期
2 李向阳,庄越挺,潘云鹤;基于内容的图像检索技术与系统[J];计算机研究与发展;2001年03期
3 黄福珍,苏剑波;基于Level Set方法的人脸轮廓提取与跟踪[J];计算机学报;2003年04期
4 赵春江,施文康,邓勇;具有鲁棒性的图像骨架提取方法[J];计算机应用;2005年06期
5 杭燕,杨育彬,陈兆乾;基于内容的图像检索综述[J];计算机应用研究;2002年09期
6 杨猛 ,汪国平 ,董士海;基于Level Set方法的曲线演化[J];软件学报;2002年09期
7 黄艳新,周春光,邹淑雪,王岩;一种求解类覆盖问题的混合算法[J];软件学报;2005年04期
8 白路锋;李雨生;;代数构造及在Ramsey理论中的应用(英文)[J];数学进展;2006年02期
9 张昭,孟吉翔;无限循环图的超边连通性(英文)[J];应用数学;2002年S1期
10 陈乐,吕文阁,丁少华;角点检测技术研究进展[J];自动化技术与应用;2005年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 徐曼;基于内容的图像检索技术的研究与系统实现[D];南京理工大学;2002年
2 王海龙;基于内容的图像检索技术研究[D];昆明理工大学;2003年
【相似文献】
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1 谷莉;;基于块矩阵的快速图像分割[J];科技传播;2011年15期
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3 冯嘉礼;杨润泽;;属性论方法在图像分割中的应用研究[J];广西师范大学学报(自然科学版);2011年02期
4 王娜;;医学图像分割方法研究[J];价值工程;2011年19期
5 张大明;符茂胜;罗斌;;基于广义积分平方误差谱选择的图像分割[J];模式识别与人工智能;2011年02期
6 余萍;;基于支持向量机发展的研究[J];新课程(教育学术);2011年05期
7 林丽秋;陈亮亮;;医学图像分割研究概况[J];科技信息;2011年21期
8 刘志成;;电子印章图像的分割技术[J];电脑开发与应用;2011年07期
9 郑肇葆;;生物地理学优化(BBO)在图像分割中的应用[J];武汉大学学报(信息科学版);2011年08期
10 蒋先刚;梁青;沈涛;;彩色互信息在细胞图像分割中的应用[J];计算机工程与设计;2011年09期
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1 薛笑荣;赵荣椿;张艳宁;段锋;苏爱民;;基于树型小波变换的SAR图像分割[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
2 黎明;周琳霞;杨小芹;;图像的进化计算分割法[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
3 周晖;赵珂;王润生;;基于数据属性驱动的高分辨率遥感图像自适应融合分割算法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
4 韩立强;;基于图像分割技术的汽车发动机缸体表面缺陷检测[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
5 曹永锋;孙洪;徐新;;基于盆地动力学的图像多级阈值化方法[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
6 陈明;;一种指纹图像分割方法[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
7 饶洪辉;姬长英;;基于分水岭算法的绿色作物和背景分割[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第三分册[C];2005年
8 闫成新;范波涛;;基于梯度门限的图像过渡区提取与分割[A];中国图学新进展2007——第一届中国图学大会暨第十届华东六省一市工程图学学术年会论文集[C];2007年
9 王一波;胡仲翔;姚耀;;基于水平集的激光条纹提取方法[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(一)[C];2009年
10 罗志宏;冯国灿;杨关;;一个新变分模型在噪声图像分割中的应用[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
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1 本报记者 叶青 通讯员 粤科宣;病人家属也可操刀“做手术”[N];广东科技报;2011年
2 陈雪;康佳“第一屏”今年上“春晚”[N];中国证券报;2007年
3 ;“天下第一屏”落户深圳华侨城[N];消费日报;2006年
4 张兰华;数字化技术助力安防行业上台阶[N];光明日报;2006年
5 刘奕;康佳高起点挺进LED产业[N];中华工商时报;2006年
6 向良璧;断层图像处理分析技术取得重大成果[N];经济参考报;2003年
7 游雪晴;专家指出:不要炒作虚拟人[N];科技日报;2003年
8 安徽 云飞;VB中图像显示特效五例[N];电脑报;2001年
9 张兰华;数字化核心助力安防行业渐入佳境[N];科技日报;2006年
10 梁红兵;康佳视讯:进军LED灯饰及背光源行业[N];中国电子报;2008年
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1 张大明;基于图理论的图像分割和分类算法研究[D];安徽大学;2011年
2 张印辉;多尺度马尔可夫随机场图像分割方法研究[D];昆明理工大学;2010年
3 白小晶;基于偏微分方程的图像分割与配准研究[D];南京理工大学;2010年
4 陈志彬;非参数变形模型结合模糊技术的MRI图像分割[D];大连理工大学;2010年
5 高浩;粒子群算法及其在图像分割中的应用与研究[D];江南大学;2009年
6 周鲜成;基于微粒群算法的数字图像处理方法研究[D];中南大学;2008年
7 付晓薇;基于量子力学的图像处理方法研究[D];华中科技大学;2010年
8 李旭超;小波变换和马尔可夫随机场在图像降噪与分割中的应用研究[D];浙江大学;2006年
9 侯叶;基于图论的图像分割技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 赵在新;变分方法与模糊聚类在图像分割中的应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
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1 陶剑锋;基于灰色系统理论的数字图像处理算法研究[D];武汉理工大学;2004年
2 李春华;基于改进截集FCM算法灰度图像分割方法研究[D];西安科技大学;2005年
3 傅文林;图像分割技术研究及头发分割应用[D];上海交通大学;2010年
4 李克峰;基于手背静脉的身份识别[D];北方工业大学;2011年
5 张俊豪;基于加树直觉模糊支持向量机的图像分割技术[D];河北大学;2011年
6 何超;机器人视觉系统中的图像分割与目标检测[D];浙江大学;2003年
7 姚秋玲;基于数字图像处理技术的沥青混合料组成特性研究[D];长安大学;2004年
8 杨在原;有噪图像的小波变换多分辨率分割[D];吉林大学;2005年
9 曾永林;神经网络方法在图像分割中的应用[D];电子科技大学;2005年
10 涂玲;基于视频的斯诺克比赛支持系统关键技术研究[D];北京工业大学;2010年
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