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《国防科学技术大学》 2004年
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自然图像处理理论和方法研究

谭郁松  
【摘要】:在人类的生活和工作过程中,图像被广泛地用于表示数据、传递信息和进行交流。图像应用存在多种需求,图像数据本身也具有各种复杂特性。计算机图像处理是计算机科学范畴中十分活跃的领域,同时也是具有较高难度的领域,得到了众多学者专家的热切关注,取得了许多成熟的研究成果,也依旧遗留下不少技术难点。 相对人工图像而言,自然图像更具有实用价值和应用意义,是科学研究的主要对象。但因自然图像具有非高斯性、自相似性/尺度无关性和高维奇异性等特性,使得现有的图像处理技术并不能很好地对之进行分析和处理。本文的研究选题针对此技术难点,试图提出能较为有效地分析和处理自然图像的数学工具和技术方案,并就其若干关键技术进行深入研究。 在深入分析自然图像的内禀特性以及传统图像处理技术本质的基础上,本文认为传统图像处理技术的本质缺陷在于它们基本上都仅具有低维奇异性的描述能力,而自然图像却包含大量的高维奇异性信号。因此,本文提出了广义奇异性的概念,推导了有关的性质,并利用其有效描述自然图像中所包含的高维奇异性。 在介绍传统Radon变换的基础上,本文进一步介绍了广义Radon变换的定义、性质和相应的离散形式,并改进了一种关于一般形式的变换参考曲线条件下逆向广义Radon变换成立的证明过程,从而使得广义Radon变换具有实际应用价值。本文使用广义Radon变换作为分析和处理自然图像中高维奇异性的数学工具。 高维奇异性在自然图像应用背景下表现为图像边缘,因此有效地处理自然图像边缘便成为后续图像处理的基础。本文认为,完善的自然图像边缘处理流程应该包括边缘检测(边缘曲线检测和边缘确认)、边缘细化和边缘连接(含边缘修正)三部分。本文介绍了常用的边缘检测方法和传统的边缘连接策略。以连通关键点的检测方法以及边缘走向趋势的估计技术两类方法为基础,本文提出一种新型的边缘细化算法—保留连通的边缘细化算法,该算法能在保持原有边缘信息(连通和走向)的前提下,给出理想的或是可接受的单像素宽细化结果。 针对自然图像中所包含的复杂边缘,传统边缘连接方法并不能给出行之有效的解决方案。为此,本文讨论了如何把广义Radon变换运用于自然图像边缘处理。利用广义Radon变换参考函数对参量空间的限制,本文提出了一种具有较小计算开销的广义Radon变换离散形式的计算策略—后向变换法。结合后向变换法,本文提出了一种基于广义Radon变换的边缘曲线检测、边缘连接和边缘修正的综合方法,该方法能有效地 国防科学技术大学研究生院学位论文 检测、连接和光滑自然图像边缘。 广义Radon变换传统计算策略的开销很大。为能有效地降低计算开销,本文给出了 两种可行的改进方法。基于广义Radon变换具有良好的线性可加性,本文提出一种以分 解图像空域笛卡尔空间为基础的广义Radon变换并行化实现,从而使得广义Radon变换 能有效地运用于实际应用中。此外,本文还拓展了以往Radon变换以点为变换粒度的基 本策略,改变为以点集为变换粒度,提出了基于点集变换策略的广义Radon变换算法, 给出了广义Radon变换的分解策略。该分解策略具有较大程度降低广义Radon变换计算 开销的潜力。 本文整合了自然图像处理的各种思想、技术和策略,提出了一种有效的自然图像处 理框架一集成图像处理抽象框架。该抽象框架以广义Radon变换为自然图像预处理的基 础,在所得到的中间图像上进行后续的传统图像处理操作。实验结果证明,该框架能有 效地对自然图像进行表达和处理。 基于自然图像具有较强的非高斯性、自相似性和尺度无关性的特性,本文认为图像 分形压缩技术也是一种具有较强应用前景的自然图像处理技术。以分析迭代函数系统的 特性以及现有自然图像分形压缩的技术瓶颈为基础,本文为满足提高图像分形压缩质量 的需求,提出一种基于墒的改进算法(EFCSM);并针对加快分形压缩速度的应用背 景,提出了Fason算法。两种算法的性能都在实验中得到了较好的验证。 最后,本文借鉴Ridgelet/Curvelet变换的思想,将广义Radon变换和协厄velet变换紧 密结合,提出一种新型的数学方法一XLet变换。该变换以任意形式的光滑函数为变换参 考曲线,能更为简单和直接地分析复杂的函数奇异性,更有效地处理自然图像。针对该 新型数学分析方法,本文做出了有益的初步研究。 关键词: 自然图像 边缘连接, 广义奇异性, 图像分形压缩, 广义Radon变换 XLet 边缘细化 笛11页
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 杨国庆;崔荣一;;基于纹理特征的自然图像鉴别方法[J];计算机应用研究;2010年07期
2 颜维;孙文峰;钱李昌;姚汉英;;基于一维像序列的弹道中段目标进动特征提取[J];空军雷达学院学报;2011年02期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 陶旸;基于纹理分析方法的DEM地形特征研究[D];南京师范大学;2011年
2 赵萍;机器视觉测量方法及曲面重构技术研究[D];沈阳农业大学;2011年
3 石蕴玉;自然图像的客观质量评价研究[D];上海大学;2012年
4 韩跃平;复杂产品内部结构装配正确性X射线自动检测技术研究[D];中北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 徐蕾;基于数字水印的DRM技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年
2 王亚安;带钢表面缺陷检测关键技术研究[D];西安建筑科技大学;2009年
3 李俊;基于边缘特征及对称差分的铁路安全图像处理技术研究[D];武汉理工大学;2009年
4 张姗姗;基于红外扫描图像的运动目标识别及跟踪技术研究[D];武汉理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 车武军,杨勋年,汪国昭;动态骨架算法[J];软件学报;2003年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈学锋;瞿金平;;注塑机曲肘式合模机构弹性振动的研究[J];工程塑料应用;2008年03期
2 陈文元;李雪梅;迟晓梅;;小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年03期
3 谢晓娣;基于小波包变换的地铁远方短路电流分析[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
4 李素云;张德祥;;基于小波变换的汽车齿轮箱振动信号故障分析[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2012年01期
5 李多田;张伟林;;结构无损检测与小波分析方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
6 张兵;;不同模态振型在梁结构裂缝识别中的差异[J];安徽建筑;2010年02期
7 林雯;;基于计算机视觉和神经网络的芒果外观等级分类研究[J];安徽农业科学;2010年23期
8 丁春华;两卵形弧间的等距对应[J];安徽师大学报(自然科学版);1996年03期
9 孟艳;从小波多尺度思想看李约瑟难题争鸣的现实意义[J];安康师专学报;2005年04期
10 王蓉,谢元旦;基于小波的图像融合算法的实现[J];鞍山科技大学学报;2003年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨辰龙;;曲面变厚度工件超声检测中的波形自动跟踪技术研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
2 王重阳;彭圆;张风珍;牟林;;CWT奇异值在水中目标回波信号特征提取中的应用[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
3 何正嘉;訾艳阳;陈雪峰;王晓冬;;内积变换原理与机械故障诊断[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
4 段培超;;基于小波变换和CB形态学的航空图像边缘检测[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
5 林梓;宋鹏;;基于小波变换的1/f类分形信号的噪声抑制[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
6 刘东辉;孙晓云;孙会琴;郭立炜;;一种有效去除测量噪声的新方法[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
7 邹博文;李静波;王国华;;基于小波分析的电喷汽油机失火诊断研究[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
8 吴铁洲;周杨;柏祎山;黄圣超;;下一代光网络动态带宽分配策略[A];湖北省电工技术学会、武汉电工技术学会2008年学术年会暨理事会换届大会论文集[C];2008年
9 王保娟;姚松恒;;基于H.263的变电站远程视频监控系统研究[A];第十届中国科协年会环境保护与生态文明建设论坛论文集[C];2008年
10 董新洲;毕见广;;配电线路暂态行波的分析和接地选线研究[A];中国水力发电工程学会继电保护专业委员会成立大会暨学术研讨会学术论文集[C];2005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 邹玮;荧光分子断层图像的重建技术研究[D];苏州大学;2010年
3 杨建辉;商空间及φ-直和Banach空间的若干继承性[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 张峰;输电线路行波故障测距优化算法研究[D];山东大学;2010年
5 孙挺;三维模型特征提取技术研究[D];西北大学;2011年
6 马捷;一类散焦图像快速复原方法及其应用研究[D];吉林大学;2011年
7 刘丽丽;基于采样模型的多维矢量矩阵DCT整数变换编解码器研究[D];吉林大学;2011年
8 赵鹏;离心泵振动故障诊断方法研究及系统实现[D];华北电力大学(北京);2011年
9 刘劲;基于X射线脉冲星的航天器自主导航方法研究[D];华中科技大学;2011年
10 李鹏辉;基于图像处理技术和小波方法的结构损伤识别[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
2 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘杰;三角剖分的应用研究[D];辽宁师范大学;2010年
4 吴国曾;实时信号小波分析中边界处理方法及应用[D];郑州大学;2010年
5 解保忠;计算机在矽肺病早期诊断及预测中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 郭洋;基于嵌入式零树图像压缩编码方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 朱明;基于信息熵的导航传感器故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 杨维洲;基于数学形态学和亚像素提取的图像检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 叶东华;基于全景视觉的图像配准方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 李建军;基于电力系统的电能质量检测与分析[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 王岩松,阮秋琦;一种基于互相关的图像定位匹配算法研究及应用[J];北方交通大学学报;2002年02期
2 杨威;赵剡;许东;;基于人眼视觉的结构相似度图像质量评价方法[J];北京航空航天大学学报;2008年01期
3 徐科,徐金梧,陈雨来;冷轧带钢表面缺陷在线监测系统[J];北京科技大学学报;2002年03期
4 廖斌;刘利雄;;小波域结构相似度图像质量评价[J];北京理工大学学报;2008年09期
5 袁中兰,夏光升,温巧燕,杨义先;数字作品著作权保护协议[J];北京邮电大学学报;2005年01期
6 周亦鹏,胡娟,杜军平;用于盗版追踪的数字水印协议[J];北京工商大学学报(自然科学版);2005年06期
7 刘立波;基于数学形态学的二值图象细化算法[J];湖南文理学院学报(自然科学版);2004年02期
8 赵金才;刘书桂;;基于图像不变矩和神经网络的零件位姿自动识别[J];传感技术学报;2006年06期
9 钟业勋,魏文展,李占元;基本地貌形态数学定义的研究[J];测绘科学;2002年03期
10 汤国安,杨玮莹,杨昕,刘爱利,易红伟,李晓印;对DEM地形定量因子挖掘中若干问题的探讨[J];测绘科学;2003年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘直芳;人脸检测和识别的研究[D];四川大学;2004年
2 漆随平;基于计算机视觉的检测方法与应用研究[D];浙江大学;2005年
3 蔡晋辉;实时自动视觉检测系统相关算法及应用研究[D];浙江大学;2005年
4 陈向伟;机械零件计算机视觉检测关键技术的研究[D];吉林大学;2005年
5 于海鹏;基于数字图像处理学的木材纹理定量化研究[D];东北林业大学;2005年
6 李会方;多重分形理论及其在图象处理中应用的研究[D];西北工业大学;2004年
7 杨付正;数字视频客观质量评估方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
8 胡寅;三维扫描仪与逆向工程关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
9 乔玉龙;小波在纹理图像处理中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 赵向阳;基于神经网络的钢板表面缺陷识别若干问题的研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张燕;安全的数字水印协议的研究[D];西安电子科技大学;2004年
2 朱少强;数字版权保护(DRM)技术标准的比较研究[D];华东师范大学;2004年
3 卢炜;网络环境下数字版权保护安全协议研究[D];华中科技大学;2004年
4 董辉;基于神经网络的图像识别系统的研究及实现[D];西南农业大学;2005年
5 刘红冰;基于神经网络的冷轧带钢表面缺陷检测与分类技术研究[D];电子科技大学;2005年
6 吴剑锋;逆向工程中基于CCD的曲面测量方法研究[D];浙江大学;2005年
7 谭晓波;摄像机标定及相关技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
8 郑健峰;带钢表面缺陷检测方法研究[D];西安建筑科技大学;2006年
9 董锦菊;逆向工程中数据测量和点云预处理研究[D];西安理工大学;2007年
10 张庆阳;双目立体视觉在反求工程中的应用研究[D];西安建筑科技大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 韩跃平;韩焱;王黎明;潘晋孝;;复杂产品内部结构装配正确性X射线自动检测系统的研究[J];兵工学报;2012年07期
2 刘凯;汤国安;陶旸;蒋圣;;基于灰度共生矩阵的DEM地形纹理特征量化研究[J];地球信息科学学报;2012年06期
3 姚汉英;孙文峰;马晓岩;;基于高分辨距离像序列的锥柱体目标进动和结构参数估计[J];电子与信息学报;2013年03期
4 张玲华;胡玉平;;基于数字水印的DRM关键技术分析[J];科技经济市场;2009年02期
5 刘在群;阮军;陈佐佐;陈明艳;郭嫚;;基于FPGA的铁轨检测算法设计与研究[J];微型机与应用;2011年11期
6 姚汉英;李星星;孙文峰;马晓岩;;基于电磁散射数据的弹道目标宽带回波仿真[J];系统仿真学报;2013年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 孙统风;基于多尺度与子空间的图像融合和识别研究[D];中国矿业大学;2012年
2 晏实江;基于DEM的地形尺度相似性度量方法研究[D];南京师范大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 左桂平;基于数字水印的JPEG图像传输信道质量评估技术研究[D];西南交通大学;2011年
2 汪京培;基于SVD的抗协议攻击的数字图像水印算法研究[D];三峡大学;2010年
3 王敏;数字散斑剪切干涉结构缺陷检测研究[D];南京航空航天大学;2011年
4 郑晶;数字水印技术在图像版权保护中的应用研究[D];解放军信息工程大学;2008年
5 朱红霞;复杂构件内部结构特征提取技术研究[D];中北大学;2010年
6 高梓瑞;Gabor滤波器在纹理分析中的应用研究[D];武汉理工大学;2012年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张震;任远;平西建;;基于隐马尔可夫模型的自然图像和计算机图形的鉴别[J];数据采集与处理;2009年05期
2 张志;王润生;;边缘保持专家场模型的自然图像复原[J];自然科学进展;2009年09期
3 尚丽;杜吉祥;;基于ι~∞范数的稀疏ICA和FCM的自然图像特征提取[J];计算机工程与设计;2010年04期
4 王海晖;李亚;曾坤;林倞;;基于计算机视觉的自然图像自动线描系统[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年S1期
5 林生佑,石教英;基于感知颜色空间的自然图像抠图[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年05期
6 葛书;尹涵春;夏军;刘璐;秦少玲;;自然图像清晰度的恰可识别差异[J];现代显示;2007年08期
7 宋晓阳;宋克欧;陈亚珠;;图像轮廓波变换及变换域隐马尔可夫模型的应用[J];中国图象图形学报;2009年09期
8 张震;康吉全;平西建;任远;;一种新的自然图像和计算机图形鉴别方法[J];计算机应用与软件;2009年12期
9 杨国庆;崔荣一;;基于纹理特征的自然图像鉴别方法[J];计算机应用研究;2010年07期
10 吴军;王士同;;基于正负模糊规则的相结合的图像分类[J];计算机应用;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 訾方;赵大炜;张科;李言俊;;宽带自然运动图像的速度估计[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
2 钱乐乐;高隽;徐小红;;非负性约束的图像稀疏编码[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
3 李学俊;别红霞;;基于对称性的人脸分割算法[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年
4 孙堡垒;周琳娜;张茹;;基于Benford定律的高斯模糊篡改取证[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
5 李海东;徐华平;;一种基于边缘信息的SAR图像压缩方法[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
6 周志权;周建林;贾晓光;;复杂边缘图像中弱边缘的检测方法研究[A];中国图象图形科学技术新进展——第九届全国图象图形科技大会论文集[C];1998年
7 熊玲;;基于最低位平面复杂度的LSB隐写分析算法[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
8 吴则举;陈俊东;刘云;;一种视频图象的边缘检测算法[A];山东省科协重点学术研讨活动成果——山东生态省建设与发展论文汇编[C];2004年
9 林世毅;苏广川;陈东;韩晓广;;基于二步法的边缘细化算法研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
10 于瑞厚;宣蕾;;面向隐写术的分形图像特性研究[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;边缘连接更便宜[N];中国计算机报;2003年
2 ;防拆封包装[N];中国包装报;2005年
3 ;三星显示技术引领潮流[N];中国计算机报;2004年
4 曹艳婷;三大优势铸造三星行业品质 再传捷报中标天津地铁项目[N];大众科技报;2005年
5 季粱 鑫雨;布建芳的纽扣博物馆[N];中国商报;2003年
6 隋一宁;客厅选择哪种大屏幕电视好[N];中国质量报;2005年
7 ;包装容器[N];中国包装报;2005年
8 ;一种环保型包装材料珍珠棉的结构[N];中国包装报;2005年
9 余自强;初中科学课教师的4个不适应[N];中国教育报;2003年
10 本报报道组 余波 刘晖 刘学习;异质化佳能冲击同质化中国[N];计算机世界;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭郁松;自然图像处理理论和方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
2 徐彧;机器视觉中CCD自然图像的降噪和分割研究[D];电子科技大学;2003年
3 王哲;基于初级视觉机制的图像编码模型研究[D];北京交通大学;2011年
4 尚丽;稀疏编码算法及其应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 李清勇;视觉感知的稀疏编码理论及其应用研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2006年
6 李作进;基于视觉认知的自然图像目标识别研究[D];重庆大学;2010年
7 石蕴玉;自然图像的客观质量评价研究[D];上海大学;2012年
8 吴琼;面向真实性检测的数字图像盲取证方法研究[D];国防科学技术大学;2008年
9 栾青;色彩与结构在图像编辑和风格化中的应用[D];中国科学技术大学;2009年
10 廖灵芝;稀疏编码算法中的自适应问题研究[D];北京交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘成;基于多任务学习的自然图像分类方法研究[D];西北大学;2012年
2 郭克;自然图像和计算机生成图像检测方法研究[D];宁波大学;2012年
3 吴黛娜;基于方向信息的微胶囊显微图像的分割算法研究[D];大连海事大学;2008年
4 王玉平;面向计算机生成图像的智能取证技术研究[D];上海交通大学;2008年
5 曾凯;无参考型自然图像质量评价算法研究[D];西安电子科技大学;2009年
6 庄永文;基于稀疏编码理论的自然图像处理研究[D];厦门大学;2008年
7 魏瑗珍;低阶统计量改变的自然图像盲取证技术研究[D];北京交通大学;2009年
8 费炳超;数字图像抠图算法研究[D];电子科技大学;2012年
9 李志鹏;数控激光切割机床全自动摄像轮廓定位算法研究[D];安徽大学;2010年
10 伊里奇;图像的稀疏表示及编码模型研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
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