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《华中科技大学》 2010年
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基于量子力学的图像处理方法研究

付晓薇  
【摘要】:量子力学是二十世纪物理学最重要的科学成就之一,具有划时代意义。量子力学中的规律不仅支配着微观世界,而且也支配着宏观世界。信号作为自然界中客观存在的物理实体,它在物理上也受量子力学原理约束。本文借鉴并利用量子力学的基本概念与基本原理,充分发挥量子特性优势,在经典计算机上,提出了解决基于量子力学原理的图像处理新方法或改进方法。这些方法不依赖于量子级物理设备,实现了量子力学理论与图像处理技术的相互渗透与有机结合,不仅取得了较好的图像处理效果,而且为图像处理技术引入了一种新的理论工具。 本论文从实际图像处理应用背景出发,结合量子力学的基本概念、原理,围绕图像去斑、图像增强、图像分割三个关键图像处理技术,展开了如下研究工作: 首先,在系统分析各种图像去斑方法的基础上,从医学超声图像去斑方法研究出发,借鉴量子力学的基本理论,利用双树复小波变换,提出了两种量子衍生图像去斑方法。在这两种方法中,首先提出了两种带可调参数的改进信号模型。改进信号模型较传统的信号模型自适应更强,能适合各种不同概率分布的信号,可调参数的拟合过程简单有效。然后,考虑到小波系数的尺度间相关性,根据父-子代小波系数的归一化乘积,在高频子带中引入量子衍生信号与噪声出现概率。随后,利用贝叶斯估计理论,提出了一种基于量子衍生收缩因子的图像去斑方法和一种基于量子衍生阈值的图像去斑方法。这两种方法通过采用局部自适应的量子衍生参数,较好地解决了抑斑平滑与保持细节之间的矛盾。本论文提出的两种图像去斑方法计算复杂度低,自适应性强和鲁棒性好,不仅能有效地抑制斑点噪声,而且能更好地保持图像细节。此外,这两种方法具有一定普遍适用性,不仅对医学超声图像的去斑非常有效,而且对SAR图像相干斑抑制同样有效,具有很好的推广应用前景。 其次,结合医学图像的特点,本论文提出了一种基于量子概率统计的图像增强方法。该方法首先利用量子力学基本原理,定义了两种不同的像素量子比特表达形式;然后,结合3×3邻域像素灰度关联性,提出了一种基于量子概率统计的图像增强算子。为了优化图像增强的效果,本算子的灰度阂值参数可根据子采样图像信息熵自适应确定。本论文提出的图像增强方法,综合考虑了图像全局与局部信息,较传统方法能更有效地提高图像成像质量,不仅增强图像细节信息与图像对比度,而且较好地保持了图像的基本信息。此外,本论文提出的方法计算复杂度低,具有一定的普适性,不仅能有效增强医学图像,而且能有效改善其它非医学图像的视觉效果。 最后,定义了一种自适应隶属度函数,提出了一种基于自适应最大模糊熵的多阈值图像分割方法。为了提高多阈值的求解效率,本论文将量子遗传算法应用于图像分割方法中,并对已有的量子遗传算法进行了一些有益的改进,提高了多阈值图像分割结果准确性、稳定性以及算法的实时处理能力。结合本论文提出的自适应最大模糊熵评价函数,本论文提出了一种基于改进量子遗传算法的多阈值图像分割方法。实验结果表明本论文提出的方法具有稳定的求解性能和更好的图像分割效果。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈隽;;量子遗传算法在灰度图像中的应用[J];电脑编程技巧与维护;2013年14期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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中国硕士学位论文全文数据库 前7条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 樊利芳,刘洪;三维谐振子与加反平方势的三维氢原子的关系[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2004年01期
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10 李嘉亮,张海英;一维及二维线性谐振子的算符解法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王锡淮;杨英;肖健梅;;量子遗传算法在物流配送计划中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周景贤;量子代理签名方案研究[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 张葛祥,李娜,金炜东,胡来招;一种新量子遗传算法及其应用[J];电子学报;2004年03期
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 何磊;乘性噪声图像恢复的变分方法[D];青岛大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 杨俊安,庄镇泉,史亮;多宇宙并行量子遗传算法[J];电子学报;2004年06期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
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6 闫成新;基于区域的图象分割技术研究[D];华中科技大学;2004年
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中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 汪晗;基于进化计算的多目标优化与决策方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 周国库;基于小波提取边缘特征点的遥感图像配准技术[D];西北工业大学;2002年
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6 钟锦敏;非局部平均的去噪方法研究[D];上海交通大学;2007年
7 陈明;量子进化算法研究及应用[D];湖南师范大学;2007年
【相似文献】
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1 卢珏;基于小波的图像插值研究[J];武汉理工大学学报;2003年01期
2 徐晓刚,于金辉,马利庄;多分辨率图像插值[J];工程图学学报;2000年03期
3 杨云峰;胡金燕;;基于小波变换的图像插值算法[J];大庆石油学院学报;2006年04期
4 赵建新;王堃;;边缘特性及边缘检测在图像插值算法中的应用研究[J];硅谷;2009年22期
5 肖义男,文玉梅,罗毅;图像插值模糊的非线性自适应消除[J];计算机应用;2005年10期
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7 戴光智;孙宏伟;杨欧;;分形插值及其应用研究[J];现代计算机(专业版);2010年09期
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10 孙洁;;小波分析在图像插值中的应用[J];知识经济;2008年10期
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1 周艳;唐权华;金炜东;;基于自适应噪声检测的彩色图像插值滤波算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 姜志国;孟如松;赵宇;周付根;董海军;;组织切片图像的可视化技术及应用[A];第九届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2001年
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5 翟广涛;;基于二进小波变换的图像分辨率增强算法[A];2003年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2003年
6 仵冀颖;阮秋琦;;偏微分方程约束的非局部均值图像插值模型[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
7 赵恩良;孙丽华;王金宝;顾艳丽;;一种图像放大的数值解法[A];科技创新与产业发展(B卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
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10 沈志强;康青;吕楠;;室内空间电磁场强度分布的实验测绘研究[A];第二十届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 ;爱国者自然窗330T[N];中国计算机报;2001年
2 小勇;奥林巴斯C-4040Z数码相机[N];中国电脑教育报;2001年
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2 Rukundo Olivier;灰度图像插值优化方法的研究[D];华中科技大学;2012年
3 魏昱;图像显著性区域检测方法及应用研究[D];山东大学;2012年
4 冯宇平;图像快速配准与自动拼接技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
5 胡敏;连分式方法在数字图像处理中的若干应用研究[D];合肥工业大学;2004年
6 张贻雄;视频压缩算法及基于嵌入式MPSOC的视频编码研究与实现[D];浙江大学;2009年
7 魏为民;基于Fourier谱分析的数字图像被动取证研究[D];上海大学;2010年
8 赖睿;提高星载红外成像系统空间分辨率的关键技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
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10 符祥;视频网络传输中面向对象处理的关键技术研究[D];西安电子科技大学;2008年
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1 邱伟;基于自回归模型的图像插值算法研究应用[D];河北科技大学;2010年
2 高欣玮;基于压缩视频的图像插值技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 韩策;基于嵌入式图像的人员识别系统的设计与实现[D];大连理工大学;2013年
4 岳义振;基于点采样和边缘特征的图像插值方法[D];山东大学;2010年
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6 武明超;基于二维经验模式分解的图像插值算法研究[D];云南大学;2012年
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8 王红卫;贝尔图像插值与无损编码研究[D];太原理工大学;2010年
9 崔艳华;基于上下文的图像插值方法[D];西安电子科技大学;2011年
10 刘俊华;数字图像插值[D];兰州大学;2010年
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