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《中国科学技术大学》 2006年
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基于PDE的隐式曲面上的图像处理

吴春林  
【摘要】:图像处理是一个非常经典的研究领域,包含众多的研究问题,例如图像去噪,图像去模糊,边缘检测,以及最近成为研究热点的图像修复问题等等。经过几十年来众多专家学者的不懈努力,经典的平面图像处理技术得到长足的发展,很多成熟与高效的算法被提出。其中特别引人注目的是近几年发展起来的基于偏微分方程的图像处理技术。然而,一直以来,很少有人从事曲面上图像处理的研究。在计算机图形学中,人们描述一个目标物体时,不仅要给出其几何信息,通常也需要给出物体表面的颜色信息与纹理特征。因此在处理目标物体的几何信息的同时,通常伴随着其表面上的图像信息的处理。隐式曲面是一种非常重要的曲面表示方法。本文研究定义于隐式曲面上的图像信息的各种处理问题。 平面图像处理中的经典方法很难推广到曲面上图像处理中。本文基于微分几何的知识,将近些年发展起来的基于偏微分方程的平面图像处理技术推广到曲面上去。其主要思路是,由特定的能量泛函出发,通过变分的技术构造合适的微分方程,然后进行数值求解。在数值求解之前,定义于隐式曲面上的图像数据需要进行外推。本文的主要工作如下: 第一,根据隐式曲面的内蕴梯度算子,设计各向同性与各向异性的图像处理框架。其中对各向同性模型,先给出最为一般的能量泛函,然后对其进行变分,求得Euler-Lagrange方程。对于各向异性的处理模型,直接构造其一般形式的偏微分方程(PDE)。 第二,在实现基于线性模型与总变差模型的图像去噪算法后,根据视觉心理学理论,构造基于Weberized内蕴总变差(Weberized Intrinsic TV)的图像去噪算法。 第三,根据视觉心理学与Bayes理论设计约束能量泛函,给出隐式曲面上的图像修复算法。 第四,借助平面图像的尺度空间理论,给出隐式曲面上图像函数的微尺度空间概念,并将其应用于图像去模糊问题。 第五,借助隐式曲面上的内蕴梯度算子,给出基于阀值方法的边缘检测算法。 第六,给出隐式曲面上的图像处理技术的数值方法。首先用一个典型例子说明图像处理方程的数值离散方法。然后针对作为隐式曲面上图像处理的数值方法之必要部分,给出数据外推技术的定位定理及其迭代结果,进一步给出广义慧根斯原理,
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 王琦;潘振宽;魏伟波;王钰;;隐式曲面两相图像分割的变分水平集模型及对偶方法[J];电子学报;2011年01期
2 耿秀秀;潘振宽;魏伟波;李华;崔丽娜;;整体曲率变分水平集方法的曲面去噪模型[J];计算机工程与应用;2008年35期
3 王琦;潘振宽;魏伟波;;隐式曲面多相图像分割的变分水平集方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2010年12期
4 张海涛;潘振宽;魏伟波;李建国;;隐式曲面上图像扩散的变分水平集方法[J];计算机应用;2008年S2期
5 刘慧源;潘振宽;魏伟波;;隐式开曲面上图像噪声去除的变分模型及其Split Bregman算法[J];青岛大学学报(自然科学版);2011年04期
6 孙军;潘振宽;魏伟波;张海涛;;隐式曲面上图像扩散的高阶模型[J];中国图象图形学报;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李建国;潘振宽;魏伟波;石洁;李华;;隐式曲面上图像分割的Chan-Vese模型[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘含波;基于散乱点云数据的隐式曲面重建研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 王琦;多相图像分割的变分模型及其Split Bregman迭代算法[D];青岛大学;2011年
2 耿秀秀;基于整体曲率变分水平集方法的曲面恢复[D];青岛大学;2009年
3 张海涛;图像扩散的能量变分方法[D];青岛大学;2009年
4 李建国;隐式曲面上图像分割的变分水平集方法[D];青岛大学;2009年
5 时玉强;基于机器视觉的大豆品质的研究[D];东北农业大学;2009年
6 孙军;基于变分方法的隐式曲面上图像扩散研究[D];青岛大学;2010年
7 徐凯;隐式曲面上分段光滑图像分割研究[D];青岛大学;2010年
8 崔桂丽;隐式曲面上的图像分割模型及其算法[D];青岛大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程一斌,汪松,任彬;利用弹簧模型提取物体轮廓[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年02期
2 张坤,罗立民,舒华忠,杨芳;基于Level Set方法的Visible Human Being虚拟人图像处理[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年04期
3 张雪飞;;基于GVF模型的蔬果图像快速分割方法[J];安徽农业科学;2010年05期
4 赵莹;张学东;;改进水平集的车辆检测算法[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
5 张鹤;董彦麟;;一种改进的变分水平集车辆检测技术[J];辽宁科技大学学报;2011年03期
6 李燕;罗四维;邹琪;;带评价系统的曲率相关有向主动轮廓模型[J];北京交通大学学报;2010年02期
7 易鑫;李雷;;基于数学形态学的snake模型图像分割[J];兵工自动化;2007年09期
8 王孝通,赵晶,金良安;视频序列中目标定位跟踪的一种新方法[J];兵工学报;2005年05期
9 杜慧茜;郭林楠;梅文博;任彦芳;;基于B样条函数的偏微分方程图像去噪[J];兵工学报;2008年08期
10 陈冰;赵亦工;李欣;;基于高斯尺度空间的末制导目标跟踪方法[J];兵工学报;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭守标;霍剑青;郝建;王晓蒲;赵永飞;谢行恕;;高分辨率软X射线显微成像下细胞的自动提取?[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 ;A Hardware-Accelerated Segmentation Algorithm for Moving Object Generation[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 周佳男;;一种拓扑纹理图像的相位场模型分割算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 ;Edge Detection of Wood Defects in X-ray Wood Image Using Neural Network and Mathematical Morphology[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 邱雪娜;刘士荣;刘斐;朱伟涛;杜方芳;;一种基于序贯检测机制的运动目标跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 赵建;刘伟宁;;基于主动轮廓模型的海天线检测算法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
7 刘勋;孟骧龙;毋立芳;;基于自适应对象模型的篮球运动跟踪方法[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
8 曾理;刘玲慧;向才兵;;X射线图像缺陷提取方法研究[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
9 胡彦婷;木拉提·哈米提;陈建军;孔德伟;孙静;姬金虎;;Bayesian分类算法和活动轮廓模型在肝包虫CT图像分割中的应用[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(3)[C];2009年
10 谢琛;;基于ASM的人脸特征点定位浅析[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王兴梅;水下声纳图像的MRF目标检测与水平集的轮廓提取方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 沈郑燕;声纳图像去噪与分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 林颖;基于水平集方法的图像分割关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 肖洁;视觉注意模型及其在目标感知中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
6 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
7 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
8 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
9 章鹏;多尺度特征检测:方法和应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 徐萧萧;基于特征学习与特征联想的视觉跟踪算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙涛;基于DR骨密度分析系统的研究[D];南京医科大学;2010年
2 赵永刚;图像检索中形状描述和匹配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 王捷;数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D];浙江理工大学;2010年
4 胡申宁;中医舌诊中舌色、苔色自动分类的研究[D];浙江理工大学;2010年
5 李光;基于均值偏移的视频目标跟踪、检测算法研究及系统实现[D];浙江理工大学;2010年
6 陈欣欣;基于CT图像的血管分割[D];郑州大学;2010年
7 孙宏伟;基于链码的视觉轨线跟踪[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 马玲;拓扑约束法在序列图像高密度细胞追踪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 金甲;全景视觉图像去噪与增强方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 许东滨;基于水平集和局部灰度阈值的神经干细胞序列图像的分割算法[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 纪延俊;杜玉杰;;粘连气泡图像的分割[J];滨州学院学报;2007年06期
2 杨庆凯;论大豆蛋白质与油分含量品质的变化及影响的因素[J];大豆科学;2000年04期
3 宁海龙,李文霞,潘相文,杨庆凯;大豆氨基酸组分影响蛋白质含量的通径分析[J];大豆科学;2002年04期
4 刘奇;谢甫绨;谢志涛;Steven SK Martin;;不同来源大豆品种籽粒品质的比较研究[J];大豆科学;2007年02期
5 谷彩连;孙国凯;王立地;;基于Matlab和BP神经网络的角点检测方法研究[J];电脑开发与应用;2006年02期
6 刘新利;王厚大;;球形粘连图像分割算法的研究[J];电子工程师;2006年07期
7 郑罡;王惠南;李远禄;;基于Chan-Vese模型的树形结构多相水平集图像分割算法[J];电子学报;2006年08期
8 许新征;丁世飞;史忠植;贾伟宽;;图像分割的新理论和新方法[J];电子学报;2010年S1期
9 岳爱琴,杜维俊,赵晋忠,李贵全,丁起盛;不同大豆品种品质分析[J];华北农学报;2005年02期
10 魏瑾;韩斌;张其亮;;粘连蚕卵图像分离算法研究[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 冯斌;计算机视觉信息处理方法与水果分级检测技术研究[D];中国农业大学;2002年
2 钟金传;中国大豆产业国际竞争力研究[D];中国农业大学;2005年
3 贾迪野;基于偏微分方程的图像平滑与分割研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
4 杨述平;基于计算机视觉的三维测试技术研究[D];中北大学;2005年
5 贺美芳;基于散乱点云数据的曲面重建关键技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
6 贺秋伟;基于计算机视觉的微小尺寸精密检测理论与技术研究[D];吉林大学;2007年
7 王仁芳;点模型数字几何处理若干技术研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 闫之烨;基于计算机视觉的苹果颜色分级系统的研究[D];南京农业大学;2003年
2 阎少宏;离散曲面上曲率的刻划[D];大连理工大学;2005年
3 袁金丽;计算机视觉在苹果外部品质检测与分级方面的应用研究[D];中国农业大学;2005年
4 刘新;几何变形模型分析以及在医学图像分割中的应用研究[D];青岛大学;2006年
5 孙树亮;基于计算机视觉的芒果分类[D];广西大学;2006年
6 张立华;基于计算机视觉的芒果表面缺陷检测方法研究[D];广西大学;2006年
7 李姣;茶叶品质的计算机视觉分级技术研究[D];西北农林科技大学;2006年
8 周佳璐;基于机器视觉的小麦质量判别系统的研究[D];同济大学;2006年
9 朱圣盼;基于计算机视觉技术的植物病害检测方法的研究[D];浙江大学;2007年
10 海鹰;基于分水岭算法的彩色细胞图像分割研究[D];内蒙古师范大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘信伟;靖常峰;罗德利;杜明义;蔡国印;;一种提高三维点云特征点提取精度的方法探讨[J];城市勘测;2013年01期
2 宋昱;吴一全;毕硕本;;边缘修正CV模型的卫星遥感云图分割方法[J];光学学报;2014年09期
3 王军涛;孙劲光;杨新年;;基于误差驱动与CSRBF的点云重建[J];计算机工程与应用;2011年31期
4 周跃;郑江滨;李秀秀;;基于变分水平集方法的体素模型修复[J];计算机应用研究;2012年05期
5 宋翔宇;金长江;刘成海;刘海军;林甄;刘代亚;郑先哲;;黑加仑总酸含量与外观品质的相关性研究[J];农机化研究;2013年05期
6 刘存良;潘振宽;郑永果;端金鸣;张峰;;两种保持符号距离函数的水平集分割方法[J];吉林大学学报(工学版);2013年S1期
7 刘慧源;潘振宽;魏伟波;;隐式开曲面上图像噪声去除的变分模型及其Split Bregman算法[J];青岛大学学报(自然科学版);2011年04期
8 孙军;潘振宽;魏伟波;张海涛;;隐式曲面上图像扩散的高阶模型[J];中国图象图形学报;2010年10期
9 魏伟波;潘振宽;崔桂丽;端金鸣;;隐式开曲面上多相图像分割的变分模型及算法[J];仪器仪表学报;2013年06期
10 田丹;薛定宇;杨雅婕;;分数阶原始对偶去噪模型及其数值算法[J];中国图象图形学报;2014年06期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 刘新儒;带边界约束的网格和曲面生成理论与方法研究[D];中南大学;2011年
2 金长江;基于近红外光谱与机器视觉技术的浆果品质检测研究[D];东北农业大学;2011年
3 赵学进;面向增材制造的模型重建方法与成型工艺研究[D];山东大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏伟力;基于性能的复杂曲面零件面形再设计建模技术[D];大连理工大学;2010年
2 刘焕彬;点云管道曲面重构[D];杭州电子科技大学;2011年
3 胡杰;基于变分法的非局部均值去噪算法研究[D];青岛大学;2010年
4 国光跃;基于法向量约束的隐式曲面重建算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 王刚;基于机器视觉的玉米千粒重快速检测仪的研制[D];吉林大学;2012年
6 赵敏;基于机器视觉的玉米品质检测[D];吉林大学;2012年
7 张军强;数字化模型获取技术在模具修复中的应用[D];南昌大学;2012年
8 桓秉邦;牙颌点云数据三维可视化研究[D];电子科技大学;2012年
9 宋翔宇;浆果脆片孔隙及质构特性研究[D];东北农业大学;2013年
10 张靖磊;基于偏微分方程的三维模型重构[D];杭州电子科技大学;2013年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余正生,吴启迪,李启炎,马利庄,彭群生;基于投影法的隐式曲面多边形化[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年04期
2 童伟华,陈发来,冯玉瑜;基于偏微分方程的隐式曲面光顺方法[J];计算机学报;2004年09期
3 殷学会,郑路,金小刚,冯结青,彭群生;动态隐式曲面高质量三角化[J];工程图学学报;2004年04期
4 王奎武,董兰芳,陈意云;利用隐式曲面创建实体的多分辨率表示[J];小型微型计算机系统;2004年12期
5 庞明勇,卢章平,潘志庚;隐式曲面的快速适应性多边形化算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年11期
6 李卫新;一种隐式曲面的点式生成绘制算法[J];电脑开发与应用;2005年01期
7 余莉,金小刚,冯结青;隐式曲面快速多边形化[J];计算机工程与应用;2005年02期
8 刘勇奎,王晓强,邹善举;隐式曲面的整数型生成算法[J];大连民族学院学报;2003年01期
9 余莉,金小刚,冯结青,彭群生;隐式曲面重新多边形化[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年02期
10 吴坚,郑康平,任工昌;用于几何造型的隐式曲面[J];西北轻工业学院学报;2002年01期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 陈前华;邓建松;陈发来;;滴水涟漪的计算机动画模拟[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
2 刘含波;王昕;饶志;强文义;;基于椭球基函数对空间散乱数据曲面重建的方法[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
3 李建国;潘振宽;魏伟波;石洁;李华;;隐式曲面上图像分割的Chan-Vese模型[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
4 孙军;魏伟波;赵增芳;潘振宽;;隐式曲面上图像扩散的Split-Bregman算法[A];图像图形技术研究与应用(2010)[C];2010年
5 陈矛;梁荣华;吴福理;黄鲜萍;蒋莉;;三维颅骨孔洞修补技术研究[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年
6 金小刚;马天驰;冯结青;彭群生;;基于最佳园弧样条逼近的快速距离曲面计算[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
7 周元峰;张彩明;高珊珊;;法向约束的隐式曲面多边形化[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 江永全;径向基函数隐式曲面的研究及应用[D];西南交通大学;2011年
2 李伟涛;三角形网格上曲面重构研究[D];山东大学;2013年
3 杜新伟;逆向工程中基于径向基函数的曲面重建技术研究[D];吉林大学;2009年
4 吴春林;基于PDE的隐式曲面上的图像处理[D];中国科学技术大学;2006年
5 李道伦;神经网络隐式法及其在石油数据中的应用研究[D];中国科学技术大学;2007年
6 丁雅斌;隐式表达三维模型流水线的关键技术研究[D];天津大学;2007年
7 宋兴华;基于隐式曲面的几何造型理论与应用[D];中国科学技术大学;2009年
8 高珊珊;曲面造型理论及其在图像处理中的应用研究[D];山东大学;2011年
9 周元峰;隐式曲面交互造型及其网格化处理问题研究[D];山东大学;2009年
10 刘含波;基于散乱点云数据的隐式曲面重建研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 段轶豪;基于隐式曲面的离散网格过渡技术研究及应用[D];南京航空航天大学;2011年
2 武敬民;三维点云处理及隐式曲面三维重构技术的研究与实现[D];中北大学;2014年
3 郭红;基于光滑拼接两个二次隐式曲面方法的隐式曲面光顺[D];河北工业大学;2004年
4 孙军;基于变分方法的隐式曲面上图像扩散研究[D];青岛大学;2010年
5 崔桂丽;隐式曲面上的图像分割模型及其算法[D];青岛大学;2012年
6 国光跃;基于法向量约束的隐式曲面重建算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 徐凯;隐式曲面上分段光滑图像分割研究[D];青岛大学;2010年
8 田璐璐;隐式曲面上测地线的数值计算[D];中国科学技术大学;2011年
9 余莉;隐式曲面多边形化[D];浙江大学;2004年
10 张海林;卷积曲面造型[D];浙江大学;2006年
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