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基于图像势能理论的特征提取方法研究

陈雪松  
【摘要】:图像处理技术发展给计算机视觉提供了广阔的研究空间,目标检测是计算机视觉系统中一个不可或缺的重要领域。研究图像目标特征提取和目标检测具有重要的理论意义和实用价值,可以为计算机视觉系统提供多种理论依据和实现方法,为其应用于国防、医疗、航天、工农业生产、抢险救灾、人民生活等国民经济建设中的重多领域提供计算机辅助支持。传统的目标检测技术采用整体特征或局部特征进行目标识别已经不能满足重多领域对目标检测的新要求。图像势能理论和方法运用图像中目标图像势能来描述目标特征,从整体上体现图像的基本结构和形状,同时把目标的局部特征保留并适当突显使目标整体特征与局部特征得以相互独立而又相互依存为目标检测提供可靠的判别依据。 在图像特征提取研究中,根据图像的物理性能和视觉效果提出了以相对位置为基础的像素值标第方式,然后借助图像投影理论和物理学中势能理论首次提出了图像势能的概念,并对图像势能进行了解释、定义、推导、分析等基础性工作。 在图像特征分析研究中,根据图像势能的特点和分类,对图像势能进行了细分和应用研究。提出了将图像势能按零势能点的相对位置分为一维势能、二维势能,按势能的应用对象分为标准势能、骨架势能和轮廓势能。通过理论分析和仿真实验将动物目标、数字目标、模型目标分别进行势能分类实验,总结了不同种类的目标对应不同分类的势能,使图像势能特征能在最少的维数和最小的处理复杂度上得到最好的描述。 在目标建模与目标检测研究中,提出了图像势能建模的方法和基于向量距离的势能距离检测方法。图像势能是以向量的形式在计算机中进行存储并参与目标检测的,因此在目标建模中把势能向量作为特征存入样本库中,充分考虑了不同类别目标适用于相应类别的图像势能,使样本库小而精,便于访问和扩展。用欧氏距离的方法来计算势能距离进行两个样本的相似度检测,从而实现目标检测的功能。在目标检测的仿真实验中根据各种字体数字符号的相同点和不同点进行了一维势能检测并得到较好的检测效果,在飞机模型检测中提出了采用有姿态偏差范围的多角度势能中值检测法对目标样本建库和目标检测,解决了动态目标检测中由于目标角度偏转而造成的目标检测困难问题。 对论文中所提到的新理论进行了分析、定义、应用和仿真实验,将不同类型目标代入系统进行分析得到较满意的实验结果。


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