收藏本站
《中国海洋大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究

乔小燕  
【摘要】: 近年来近海赤潮频发,规模不断扩大,对海洋生态环境、资源及公众健康构成了严重威胁,造成巨大的经济损失,已引起各国政府及科学界的关注和高度重视。因此,研究赤潮发生的机制,对赤潮的发生、变化、消长及灾情趋势作出监测预报从而采取相应治理措施是一项非常迫切的任务。国家从基础研究、高技术发展等不同层面开展赤潮研究工作,正着手建立业务化的赤潮自动监测体系。赤潮生物的种类和数量是决定赤潮危害程度的关键因素,而人工形态学分类存在主观性和劳动强度大等问题,因此快速有效地鉴定主要赤潮藻种是赤潮自动监测的一个重要环节。 本文以中国海常见的40种赤潮藻为研究对象,在对本课题生物形态学知识积累基础上,分门类概括了赤潮藻种的主要生物形态学特征,并以此为分类原则提出了赤潮藻形态学分类思想,设计了藻种显微图像识别系统。在分析了目前国内外已有的研究成果基础上,针对赤潮藻显微图像分割和特征提取,进行了较为深入的研究,主要工作包括: 1.藻种显微图像分割与目标提取。根据所研究40种赤潮藻生物形态学特点,将这40种赤潮藻分为无角毛类藻和角毛藻两大类,制订了藻种细胞粗分类方法。 1)结合自动闽值理论分析和实验,说明采用最小误差阈值化方法可以有效实现形状规则的无角毛类藻种图像分割;针对自动阈值法在图像分割中的缺陷,提出了一种基于多方向投影积分的自动阈值藻种细胞提取方法,该方法通过保留图像在八个方向上最大投影积分区间去除细胞体周围杂质,从而提取完整的细胞目标。 2)针对形态多变、角毛灰度信息微弱的角毛藻,提出了一种基于灰度曲面方向角模型的藻种细胞提取方法,该方法首先建立了灰度曲面的矢量化表示模型,通过将灰度曲面法线矢量分解为水平与垂直两方向上的灰度矢量映射图像消除噪声干扰,保留角毛的方向信息,结合滤波、形态学区域填充等操作实现对角毛藻细胞提取。与阈值法对比实验表明,该方法在精确提取目标的同时可更多地保留角毛信息。 2.无角毛类藻种特征提取与模式分类。重点研究了无角毛类藻种生物特征区域的提取方法,并结合藻种细胞通用形态特征和领域相关特征,优化选择建立藻种多视点形貌特征集合。 1)提出了一种快速提取藻种顶刺的形态学方法,该方法引入了像素宽度的概念,以藻种目标像素宽度直方图和面积分布为判别依据,自动判定最佳结构元尺寸。 2)提出了一种基于特征灰度和约束标记分水岭变换的横沟提取方法,针对分水岭变换存在的过分割问题,该方法利用灰度包容球获取图像特征灰度集合,通过有效降低图像中灰度级数目减少无意义的局部极小值区域,对灰度重构后的梯度图像极小值区域采用阈值法进行标记并对标记加以横沟质心、形状和面积约束,极小值标定修改梯度图后采用分水岭变换实现横沟提取。 3)提取藻种全局形状特征、纹理特征和局部形态特征建立藻种细胞生物形态特征集合,选择C-SVM采用一对一方法构建多类别分类模型,实验验证了选取特征集合的不变性和有效性,并给出识别结果。 3.角毛藻细胞目标表示与特征提取。基于骨架表征形状的能力建立骨架树模型对角毛藻细胞目标进行表示并提取其生物形态学特征。 1)提出了一种基于竞争机制的骨架层次分解方法,该方法通过定义使与脊柱基元具有一致方向性的分支基元获胜跟踪的竞争策略,消除了骨架提取中不同分支的相互影响,保证分解后脊柱基元的完整性;以分解后各基元作为节点构建骨架树获取角毛藻目标的表示形式,该树的层次和节点间的连接关系反映了目标的拓扑性质。 2)针对角毛藻目标具有的生物形态特征,最终建立骨架树的拓扑结构差异和几何特征差异作为描述角毛藻细胞的特征集合,并将目标中特征提取的问题转化为骨架树距离求解过程,建立了对分类角毛藻显微图像有效的相似性度量。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

免费申请
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 骆巧琦;李雪松;梁君荣;陈长平;高亚辉;;基于形状特征的硅藻显微图像自动识别[J];厦门大学学报(自然科学版);2011年04期
2 陶雪容;孙兴波;曾黄麟;;白酒的显微图像多尺度Gabor边缘提取[J];微计算机信息;2009年34期
3 祁亨年;陈丰农;方陆明;马灵飞;;一种基于形态学的木材导管图像分割方法[J];北京林业大学学报;2008年04期
4 王贤秋;李咏红;陈顺玲;;基于形状和结构特征的白酒识别方法研究[J];四川师范大学学报(自然科学版);2011年04期
5 蒋先刚;医学显微图像管理系统研究[J];计算机应用;2001年06期
6 谢少荣,罗均,赵新;微操作显微图像中对象深度信息判据[J];机械科学与技术;2002年06期
7 刘印锋,葛华勇,王保华;医学显微图像的数字化技术[J];中国医疗器械信息;2005年03期
8 王玥玥;王秋光;张敬冬;;多形核白细胞显微图像分析[J];哈尔滨理工大学学报;2005年05期
9 陈益民;张性雄;方文熙;何金成;谢宝贵;吴喜平;;雾滴显微图像的识别与检测[J];福建农林大学学报(自然科学版);2006年06期
10 刘冲,夏泽邑,裴伟,沙里瓦特;SLM彩色显微图像的亚像素边缘检测方法[J];机械工程学报;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡越黎;曹家麟;冯栩;;皮肤显微图像症状的特征提取[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
2 夏泽邑;刘冲;王跃宗;沙里瓦特;;基于平均局部熵的显微立体匹配算法[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年
3 许霞义;俞辉;;一种基于轮廓特征的图像拼接算法设计与实现[A];全国第十五届计算机科学与技术应用学术会议论文集[C];2003年
4 林土胜;赖声礼;;视网膜血管特征提取的拆支跟踪法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
5 钱小聪;郑宝玉;穆明鑫;;神经网络联机手写签名验证[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
6 张羽;汪源源;王威琪;余建国;林继耕;;狭窄血管多普勒信号特征提取的实验研究[A];21世纪医学工程学术研讨会论文摘要汇编[C];2001年
7 柳林霞;陈杰;窦丽华;;不变矩理论及其在目标识别中的应用[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
8 杨日杰;施建礼;林洪文;;一种雷达视频回波特征提取方法研究[A];中国航空学会信号与信息处理专业全国第八届学术会议论文集[C];2004年
9 代克杰;张红梅;盛赛斌;;基于BP网络的故障特征提取方法研究[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
10 何新;史迎春;周献中;;一种基于独立分量分析的音频分类方法[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 苏桂芬 刘晓文;实物地质资料中心:岩石薄片显微图像管理信息化[N];中国国土资源报;2011年
2 燕海霞;王忆勤;李福凤;脉象信号研究日渐深入[N];中国医药报;2005年
3 沈占锋;遥感影像信息提取与分析[N];计算机世界;2006年
4 王竣;深入开发CAD系统对疾病诊断有重要意义[N];中国医药报;2007年
5 北京数码空间信息技术有限公司技术总监 刘斌;Web Mining:第二代网络信息处理技术[N];计算机世界;2000年
6 上海 高博;让电脑“听懂”人话[N];电脑报;2008年
7 记者 何腾江 通讯员 周汇成;验钞新技术通过鉴定[N];中山日报;2008年
8 孙哲南 谭铁牛;生物识别的十大关键技术[N];计算机世界;2007年
9 本报记者 刘洪宇;当机器听懂了我们的声音[N];辽宁日报;2008年
10 林木树;反垃圾邮件有待新突破[N];人民邮电;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
2 张旗;基于属性的图像分类研究[D];大连海事大学;2005年
3 张立福;通用光谱模式分解算法及植被指数的建立[D];武汉大学;2005年
4 苏彩红;墙地砖质量自动检测技术的研究[D];华南理工大学;2004年
5 宋余庆;医学图像数据挖掘若干技术研究[D];东南大学;2005年
6 宋晴;基于液滴分析技术和液滴指纹图的液体识别方法的研究[D];天津大学;2005年
7 吴婷;自发脑电脑机接口模式识别关键技术与实验研究[D];上海交通大学;2008年
8 孙真真;基于光学区雷达目标二维像的目标散射特征提取的理论及方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2001年
9 武子玉;矿物近红外光谱信息提取及应用研究[D];吉林大学;2005年
10 王承;基于神经网络的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾红梅;情绪图片视觉诱发EEG特征提取与分析[D];天津大学;2012年
2 李丽;镰刀菌显微图像特征提取与识别研究[D];河北农业大学;2009年
3 雷自力;基于Pro/E的三维零件参数化建模和特征提取研究[D];华中科技大学;2011年
4 林少波;中文文本分类特征提取方法的研究与实现[D];重庆大学;2011年
5 黄健;履带式车辆微多普勒效应与特征提取[D];国防科学技术大学;2009年
6 赵蕾蕾;基于词和基本短语模式的特征提取方法[D];河北大学;2009年
7 栾岚;基于机理模型判据的图像中微弱特征提取方法研究及应用[D];东北大学;2009年
8 王菲;面向肺部CAD的特征提取、选择及分类方法研究[D];东北大学;2009年
9 郑睿;藻类细胞图像的特征提取与分类方法研究[D];杭州电子科技大学;2009年
10 张寒清;有害赤潮藻显微图像自动识别研究[D];中国海洋大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026