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《国防科学技术大学》 2006年
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图像对象的组合式分割方法研究

张鑫  
【摘要】: 图像分割是图像分析与计算机视觉的关键环节,同时还是基于对象的图像与视频编码的支撑技术,它有着广泛的应用需求。但绝大多数现有方法只考虑了底层特征,因此只能将图像划分成一些底层特征一致的零散区域,而无法得到完整的、有意义的对象。这大大降低了分割技术的可用性,使其成为制约相关领域发展的技术瓶颈。要消除这种瓶颈作用,就必须研究旨在从图像中提取出语义对象的图像对象分割方法。 视觉机理的研究表明,对象分割离不开关于对象特征的先验知识的指导。但单纯利用高层对象特征的自顶向下分割方法又面临着分割精度不高的困局。为此,论文借鉴系统工程的思想,走自底向上与自顶向下相结合的组合式分割之路:既研究自底向上的区域分割;又研究自顶向下的对象分割;在此基础上,将二者结合起来,使它们取长补短,从而取得更高的对象分割精度。考虑到技术可行性,本文将研究范围限定为特定类图像对象的分割。归纳起来,论文主要进行了如下四个方面的工作: 1.图像对象分割的基本概念与现有相关方法的研究。从图象分割的定义入手,通过研究分割概念的分级框架,引入了图像对象分割的基本概念。然后对相关分割方法进行了较为全面的分类综述,特别是纳入了现有综述文献普遍没有涉及的、利用高层特征的对象检测与分割方法。 2.自底向上分割方法的研究。尽管无法抽取出完整对象,但自底向上分割方法能够较为准确地检测图像中的区域边界,这将有助于最终准确定位对象边界。论文主要研究彩色图像的自底向上分割方法,包括两部分工作: (1)借助色彩量化过程来降低待分割彩色图像的数据复杂度。利用LBG算法实现色彩量化,鉴于LBG的聚类结果很大程度上依赖于初始解的选取,设计了合并方案与Popularity方案这两种具有互补性的初始调色板构造方案,从而得到更好的量化效果并减少了迭代次数。此外,为了提升色彩量化的计算速度,提出一种快速调色板搜索方法:等范数等加和调色板搜索算法。 (2)自底向上的色彩-纹理分割。首先引入色彩分布均匀度指标,给出其形式化定义,并讨论了如何应用该指标来描述与分析彩色纹理特征。进而提出一种基于色彩均匀度的自底向上分割方法:ISBEC(Image Segmentation Based on distribution Evenness of Colors)。该方法以色彩量化得到的色彩索引图像为输入,同时进行基于区域生长技术的色彩分割与多尺度纹理分析,然后合并二者的结果从而实现区域分割。与相关方法的实验结果对比展示了ISBEC良好的分割效果。而且,将色彩量化替换为灰度量化以后,ISBEC方法对灰度图像的分割同样有效。 3.自顶向下分割方法的研究。 鉴于形状特征具有良好的对象类别区分能力,而且能够很大程度地容忍不同对象实例的外观差异以及成像条件的变化,提出一种基于感兴趣对象类形状子元的自顶向下分割方法SBIOSEG(Shape-element Based Image Object SEGmentation)。该方法将对象分割形式化为一个图像像素的二分类问题。在学习阶段,SBIOSEG利用AdaBoost算法来构建感兴趣对象类的形状子元码本并训练分类器;在测试阶段,按照由粗到精的方式,先实现对象检测,再实现对象分割。实验表明,SBIOSEG能够较为准确的分割出感兴趣类别的对象;并且,相对于其它自顶向下分割方法,其分割精度有明显的提高。 4.自底向上与自顶向下分割相结合的组合式图像对象分割方法研究。 首先分析自底向上与自顶向下分割各自的优势与不足,并提出两种组合方式将二者结合起来。在此基础上,提出了两种方式兼用的组合式对象分割方法BT-IOSEG(Bottom-up and Top-down combined Image Object SEGmentation)。实验显示,相对于单纯的自顶向下分割,BT-IOSEG能够显著提升对象分割的精度。论文最后介绍了特定类图像对象分割原型系统的设计与实现,并讨论了该系统在三维对象建模中的应用。
【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】:2006
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李棉;红外图像目标分割方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 郑亮;面向图像式网络舆论攻击的举证反制技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 刘春和,陆哲明,孙圣和;等均值等范数最近邻矢量量化码字搜索算法[J];电子学报;2003年10期
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6 沈学华,周志华,吴建鑫,陈兆乾;Boosting和Bagging综述[J];计算机工程与应用;2000年12期
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8 林亚忠,陈武凡,杨丰,冯衍秋;基于广义模糊吉伯斯随机场图像分割新算法[J];计算机学报;2003年11期
9 向日华,王润生;一种基于高斯混合模型的距离图像分割算法[J];软件学报;2003年07期
10 叶齐祥,高文,王伟强,黄铁军;一种融合颜色和空间信息的彩色图像分割算法[J];软件学报;2004年04期
【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 张崚,路威;基于小波尺度共生矩阵的分割算法在地物提取中的应用[J];安徽工程科技学院学报;2002年02期
4 潘希姣;;多子群粒子群集成神经网络[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年02期
5 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
6 陶佳;;用Authorware制作CAI课件的声音使用技巧[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年01期
7 李胜旭;;基于直方图阈值和Snakes模型的舌象图像自动分割[J];辽宁科技大学学报;2009年06期
8 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
9 刘娜;郭连军;赵楠楠;;基于形态重构的分水岭岩石图像分割方法[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
10 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
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 ;Image Segmentation Based on the Mean-Shift in the HSV Space[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 ;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
5 朱一玮;;基于色差分析的图像边缘跟踪改进算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 韩敏;范剑超;;基于半监督改进模糊C均值算法的遥感聚类研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 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
8 ;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
9 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
10 孙明竹;赵新;程小燕;孙程;卢桂章;;面向复杂作业的微操作机器人关键技术研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于化龙;基于DNA微阵列数据的癌症分类技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李建平;面向异构数据源的网络安全态势感知模型与方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 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
4 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 么彬;多子阵波束域高分辨水声成像技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 邬俊;基于交互式语义推理的图像检索算法研究[D];大连海事大学;2010年
7 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
8 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
9 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
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 田冰;基于SOM网的多目标图像轮廓提取技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 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
4 孙静;基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现[D];山东科技大学;2010年
5 马冉冉;集成学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
6 蒲锰;非侵入式矿井提升机PLC电控系统实时故障诊断方法的研究[D];山东科技大学;2010年
7 王萍;语音情感识别研究[D];山东科技大学;2010年
8 解斐斐;UAV城市高质量DOM制作方法研究[D];山东科技大学;2010年
9 刘军;数字电视存在问题的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴锐;黄剑华;唐降龙;刘家锋;;基于灰度直方图和谱聚类的文本图像二值化方法[J];电子与信息学报;2009年10期
2 张志安;冯宏伟;;一种新的基于纹理和空间分布特征的图像检索[J];光子学报;2008年02期
3 孙伟,夏良正;一种基于形态学的红外目标分割方法[J];红外与毫米波学报;2004年03期
4 申建华,刘上乾,麻彦轩;快速的红外图像分割算法[J];红外与毫米波学报;2005年03期
5 杜峰,施文康,邓勇,朱振幅;一种快速红外图像分割方法[J];红外与毫米波学报;2005年05期
6 谢君廷;王小华;;一种基于HSV空间的颜色相似度计算方法[J];杭州电子科技大学学报;2008年01期
7 党长青;姜方正;牛分中;;一种基于区域综合特征的图像检索方法[J];计算机工程与应用;2008年04期
8 吴金海,林福宗;基于数字水印的图像认证技术[J];计算机学报;2004年09期
9 高超;张鑫;王云丽;王晖;;一种基于SIFT特征的航拍图像序列自动拼接方法[J];计算机应用;2007年11期
10 周芳芳;樊晓平;叶榛;;均值漂移算法的研究与应用[J];控制与决策;2007年08期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 谭志明;基于图论的图像分割及其嵌入式应用研究[D];上海交通大学;2007年
2 刘锁兰;基于模糊理论的图像分割区域法研究[D];南京理工大学;2008年
3 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
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 刘建龙;基于图论的图像分割算法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
2 冯金凤;构建应用图像并行处理的图像搜索引擎[D];西安电子科技大学;2007年
3 毛晓楠;基于粒子滤波的图像分割算法研究[D];上海交通大学;2008年
4 杨明月;复杂背景条件下海面红外舰船目标的识别研究[D];国防科学技术大学;2007年
5 张健;一种图像分割关键技术的研究与实现[D];北京邮电大学;2008年
6 时婧婧;基于视频的火灾探测技术研究[D];华北电力大学(北京);2008年
7 刘芸;红外图像目标检测方法研究[D];西安电子科技大学;2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 余建;基于DSP视频监控系统的研究[D];大连理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 丁震,胡钟山,杨静宇,唐振民;FCM算法用于灰度图象分割的研究[J];电子学报;1997年05期
2 谌海新,沈振康,夏放怀;一种基于目标特征的多门限图像分割方法[J];电子学报;1999年03期
3 胡世英,周源华;模糊选择多分辨率Kohonen聚类网络用于灰度图像分割[J];电子学报;1999年10期
4 陆明俊,王润生;基于MRF模型的可靠的图像分割[J];电子学报;1999年02期
5 章毓晋;客观的图象质量测度及其在分割评价中的应用[J];电子科学学刊;1997年01期
6 罗惠韬,章毓晋;基于算法评价的分割算法优化思想及其系统实现[J];电子科学学刊;1998年05期
7 薛景浩,章毓晋,林行刚;SAR图像基于Rayleigh分布假设的最小误差阀值化分割[J];电子科学学刊;1999年02期
8 裴继红,杨灶亘;塔型模糊聚类及区域模糊合并图像分割方法[J];红外与毫米波学报;1999年01期
9 吴颖谦,施鹏飞;基于改进演化策略的图像FCM聚类分割方法[J];红外与激光工程;2002年06期
10 陶霖密,徐光祐;机器视觉中的颜色问题及应用[J];科学通报;2001年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪滨,王有德;扩散泵振动对SEM的影响与消除振动[J];真空科学与技术;1990年01期
2 王俊一,王乘,孙涛;小波变换阈值选取的博弈与图像边缘点检测[J];微机发展;2005年04期
3 李东旭;;Delphi实现图像边缘检测[J];电脑编程技巧与维护;2009年S1期
4 周颢,戚飞虎;一种新的图像边缘检测算法[J];计算机工程;2003年18期
5 周舒;;基于数学形态学的图像边缘检测研究[J];科教文汇(上旬刊);2008年08期
6 曾友州;胡莹;曾伟一;郑晓霞;;提取数字图像边缘的算法比较[J];成都航空职业技术学院学报;2009年04期
7 黄炯;图像边缘处理[J];电视字幕.特技与动画;2000年09期
8 张玉明,许曼;B超图像边缘增强技术的实现方法[J];电子技术;1997年09期
9 刘刚;韩建栋;;一种新的基于梯度的2*图像插值算法[J];红外技术;2006年06期
10 胡德明;;一种基于模糊梯度算法的图像边缘检测方法[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2006年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄晓山;;数字图像处理及其在医学上的应用[A];2009年浙江省医学工程学术年会论文汇编[C];2009年
2 薛玉涵;钱亮;鞠浩;;基于模糊噪声配套图像的去运动模糊方法[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
3 陈春宁;田睿;王毅楠;;基于色差插值的BAYER格式图像色彩复原实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
4 罗强;任庆利;;基于局部IFS理论提取图像边缘[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
5 徐庆伟;刘洲峰;李春雷;;一种基于小波变换的图像边缘检测算法[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
6 陆成刚;陈刚;张但;闵春燕;;图像边缘的优化模型[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集(第四卷)[C];2002年
7 蒋奇;高瑞;王雷;;管道漏磁场影响因素的研究[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
8 卢汉明;高德俊;;基于多尺度变换相结合的图像增强算法[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
9 项昱晖;江开勇;夏涛;;基于动态域值的鞋帮图像边缘提取方法[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
10 项昱晖;江开勇;夏涛;;基于动态域值的鞋帮图像边缘提取方法[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;B超术语解释[N];农村医药报(汉);2008年
2 ;用三星数码DigimaxMaster软件处理照片[N];科技日报;2007年
3 陕西 瞿贵荣;彩电特殊故障检修五例[N];电子报;2007年
4 于亮、阿鲲;技术“扫”天下[N];中国计算机报;2002年
5 晶 莹;三星新推精细大屏等离子显示器[N];中国质量报;2005年
6 马骏睿 皓月;制作版画效果图片[N];中国摄影报;2007年
7 ;天敏随心录电视盒[N];中国电脑教育报;2004年
8 ;体验决定一切[N];中国计算机报;2003年
9 秦风;S9500——务实者的选择[N];中国摄影报;2006年
10 张文;爱国者“双拳”出击PC市场[N];通信产业报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩永华;农田图像的统计迭代分割方法研究[D];浙江大学;2011年
2 陈少波;SAR图像相干斑抑制算法研究[D];华中科技大学;2010年
3 陈玫玫;手指静脉图像的去噪与分割算法研究[D];吉林大学;2010年
4 陈国忠;SAR图像纹斑噪声抑制算法研究[D];上海交通大学;2008年
5 康文炜;冠状动脉造影图像的分割方法研究[D];吉林大学;2010年
6 邢坤;基于可见光遥感图像的典型目标识别关键技术研究及其系统实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 邢坤;基于可见光遥感图像的典型目标识别关键技术研究及其系统实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 李小兵;MRI图像脑肿瘤分割与EEG脑癫痫检测的研究[D];大连理工大学;2010年
9 王继阳;基于高分辨率航空遥感立体图像的建筑物三维重建技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
10 闫子飞;面向中医舌诊的舌下静脉特征获取与分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈建;基于脑出血CT图像的分割与提取算法研究[D];安徽大学;2012年
2 王珊;X射线冠脉造影图像的血管分割方法研究[D];兰州大学;2012年
3 高星星;基于稀疏分解的SAR图像抑制斑点噪声算法的研究[D];天津理工大学;2011年
4 陈益新;基于DM6467的工件表面质量图像高速采集与处理技术研究[D];杭州电子科技大学;2012年
5 李富城;多极化SAR图像地物分类技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
6 关辉;基于Directionlet变换的SAR图像噪声抑制及边缘检测[D];西安电子科技大学;2010年
7 陈国强;准双曲面齿轮接触图像齿形轮廓和接触斑点的二维重构[D];河南理工大学;2010年
8 滕扬;基于改进的BP神经网络肺部CT图像的结节识别[D];吉林大学;2011年
9 李动节;嵌入式图像压缩编解码研究[D];郑州大学;2011年
10 王百超;图像PDE滤波和盲恢复技术的理论研究及其在IVUS图像处理中的应用[D];山东大学;2011年
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