基于AOS的运动目标检测算法

从能量极小化的观点出发 ,对运动目标检测问题定义了新颖的能量模型 ,给出了相应的曲线进化方程 结合水平集算法 ,所提出的曲线进化模型能够自动地适应拓扑变化 ,检测出多个运动目标区域及轮廓 定义了基于对数差图像的能量项 ,使得新模型对于场景照明不敏感 采用加性算子分裂 (AOS)

基于AOS方法的非线性总变差去噪模型

利用加性算子分裂(AOS)方法对非线性总变差图像去噪模型(ROF模型)进行数值离散,该数值格式为半隐格式,克服了显格式对时间步长的限制,为无条件稳定的,可以实现并行计算,加快了收敛速度.实验结果表明,该方法比显格式具有更大的优越性.

基于AOS格式的扩展Mumford-Shah模型图像分割算法

在Chan-Vese模型的基础上,给出一种基于AOS格式的扩展Mumford-Shah模型图像分割算法.扩展的Mumford-Shah模型将图像分解为几何和纹理两部分,实现图像分割的同时有效避免了纹理和噪声的影响.数值求解采用AOS格式,不仅扩大了时间步长的调节范围,还解决了参数难以选择的问题,提高了算法稳定性.实验结果表明,本文算法分割效果良好,运算效率有了较大提高.

基于局部高斯分布模型的图像配准方法

提出了一种基于统计和变分相结合的非刚体图像配准新模型。假设残差图像服从具有不同均值和方差的局部高斯分布,由此得到一个双重能量泛函,再结合变分的正则化方法,得到了一种配准新模型。该方法的新颖之处在于,保真项中引入了权重函数和一些控制参数。其中权重函数可以自动有效地区分残差图像中灰度对比度不同的区域,控制参数的引入提高了算法的鲁棒性。合成图像、二维肺部CT及三维大脑MRI图像的配准结果证明了这一方法的有效性和准确性。

改进测地活动轮廓模型的AOS实现

基于偏微分方程的图像处理技术由于能够获得连续单像素的边缘而受到重视,其中梯度向量场与气球力混合作用的改进GAC模型——GAC_GVF&B克服了传统GAC模型的缺点,能准确地收敛到多目标图像和形状复杂图像的目标边界。但该算法的运行时间较长,影响算法的实际应用。为此,利用半隐式方案的加性算子分裂(AOS)算法,适当增大时间步长,降低迭代次数,对GAC_GVF&B模型的计算进行加速,在保证算法分割准确性的同时提高算法的收敛速度。实验结果表明,采用半隐式方案的AOS算法具有较好的图像分割效果,可有效减少所需的迭代次数,降低迭代时间和CPU运行时间,提高运行速率。

改进C-V模型的木材缺陷彩色图像分割研究

分析了木材节子缺陷图像的特点,将彩色图像作为一个整体的图像进行处理,保护了彩色图像信息的特性,提出了一种基于AOS的扩展C-V矢量模型及背景填充耦合的木材节子缺陷彩色图像分割算法。对Chan-Vese提出的基于Mumford-Shah模型的水平集矢量图像分割模型进行了改进,使分割速度得到了提高;用AOS算法改进了原模型的差分格式,使得差分格式无条件稳定;结合背景填充技术,使得到的新图像缩减了目标与背景间的特征差别。实验结果表明该方法可以较好地实现对木材死节、活节和虫眼等缺陷的彩色图像分割,也可实现对单板多节子缺陷彩色图像的分割,为木材缺陷边缘检测提供一种行之有效的方法。

用于图像分割的活动轮廓模型综述

图像分割和边界提取对于图像理解、图像分析、模式识别、计算机视觉等具有非常重要的意义,而活动轮廓模型(Active Contour Model)则是图像分割和边界提取的重要工具之一,它主要包括参数活动轮廓模型和几何活动轮廓模型两类。相对于参数活动轮廓模型,几何活动轮廓模型具有很多的优点,如计算的简单性和在变形的过程中能够处理曲线的拓扑变化,等等。近年来,几何活动轮廓模型在理论和应用方面的研究都有很大的发展,令人关注。为了使人们对这一技术有一概略了解,首先提出了一种新的分类方式用来描述参数活动轮廓模型、几何活动轮廓模型以及它们之间的联系,然后通过重点分析几个经典的活动轮廓模型及其算法实现来综述活动轮廓模型的研究、发展及其应用情况,最后指出了进一步进行活动轮廓模型理论与应用研究的方向。

一种改进的一致性扩散图像增强方法

一致性扩散是分析图像中定向结构的重要的预处理步骤,现有的一致性扩散图像增强方法难以识别图像中的弱边界。本文提出了一种改进的扩散方法,该方法构建了一种结合二阶方向导数信息的结构张量,能够精确分析图像中的复杂弱边界,同时与经典结构张量互为补充以检测图像的强边界。在此基础上设计了新的扩散张量,并采用了基于(加性分裂算子AOS)策略的数值计算方法。通过对比实验证明,该文算法的效果良好并具有很高的效率, 实现了在去除噪声的同时精确保护图像中的强弱边界。

基于半隐式格式的水平集法连续体结构形状和拓扑优化方法

提出一种改进的基于水平集方法的结构拓扑优化方法.将半隐式的加性算子分裂方法(AOS)引入传统的水平集方程求解,使得原来的Hamilton-Jacobi偏微分方程摆脱了差分法中CFL条件对时间步长的严格限制,差分格式变得高效且稳定.在求解水平集方程过程中不用再对高维的水平集函数进行耗时的周期性的初始化,这样解决了传统水平集方法在优化过程中不能生成新孔的问题.通过典型算例验证了该文算法的有效性.

图像处理中扩散方程的快速数值解法

该文给出图像处理中常用的二阶非线性扩散方程的快速求解算法。首先提出一种线性差分离散格式,既包含了显格式,也包含了隐格式;其次给出了数值稳定性条件,最后讨论了3种快速解法:多重网格法(MG),交替方向隐格式(ADI),和加性算子分离格式(AOS)。对3种方法进行了比较和评价,结果表明:用3种方法得到的去噪效果基本相同;ADI和AOS实现较简单;多重网格法得到的恢复图像在光滑区域视觉上优于两种直接法。

基于结构张量场拟合的图像恢复方法

提出了一种新的图像恢复模型.首先对含噪图像进行各向异性扩散,求得光滑后图像的张量场,然后对求得的张量场和噪声图像进行拟合重构.从而克服了各向异性扩散和结构张量的缺点.数值实验表明,本模型在降低图像噪声的同时,能够更好地保留图像的边缘和纹理.

一种保持拓扑结构的隐式活动轮廓图像分割方法

提出一种保持拓扑结构的图像分割方法,通过应用一个限制拓扑结构的边缘检测函数替代经典的边缘检测函数,抑制了活动轮廓的拓扑结构变化.活动轮廓模型采用基于水平集方法的隐式结构,数值离散采用加性算子分裂(AOS)格式.结果表明,所提出的方法能有效地保持轮廓的拓扑结构,并且具有较高的计算效率.

基于水平集方法的均布式柔性机构的拓扑优化设计

提出一种利用水平集方法进行均布式柔性机构设计的新方法。根据水平集边界表达方法中具有几何信息的特点,将图像分析中的二次能量函数引入到水平集模型中,以控制柔性机构拓扑优化设计结果的几何尺寸,得到等宽带状均布的柔性机构,较好地解决了传统柔性机构拓扑优化中容易出现单点铰链问题。应用半隐式的加性分裂算子(AOS)算法求解水平集方程,松弛了逆风格式中CFL(Courant-Frie drichs-Lewy)条件对时间步长的限制,提高了求解效率。通过一个典型的二维算例来验证方法的有效性。

一种基于测地线模型图像分割的隐式算法

通过引入加性算子分裂(Additive Operator Splitting,AOS)方法对测地线活动轮廓模型进行数值离散,并将这种方法应用于尿沉渣显微细胞图像的分割中.该数值格式为隐格式,克服了显格式数值不稳定的缺点,加快了收敛速度,取得了令人满意的实验结果.

无纹理图像修复模型的快速数值算法

将曲率驱动扩散(CDD)模型应用于无纹理图像的修复,对其数值离散格式进行改进,计算分为两步执行:在修复区域内采用时间步进法;修复区域外利用加性算子分裂方法,该方法加快了收敛速度,数值实验结果表明效果较好.

基于Gauss滤波和Euler修复模型的SAR图像去噪

针对二阶偏微分模型(Total variation,TV)在合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)图像去噪时会产生阶梯效应的问题,结合Euler修复正则项的优点,提出一种基于Euler修复正则项的高阶变分模型应用到图像去噪。为有效求解模型,采用加性算子分裂(Additive operating splitting,AOS)方法进行数值离散。迭代方式为半隐式,克服了显示格式对步长的限制。试验结果表明,仿真实验取得了很好的效果,而对真实的SAR图像,去噪图像会有明显的孤立大颗粒噪声存在,使视觉效果不好。针对此问题,本文又提出一种将Gauss滤波和Euler修复模型相结合的复合模型,数值实验表明,该方法有效地消除了大颗粒噪声,阶梯效应也被有效抑制。

一种耦合的活动轮廓模型及其在图像分割中的应用

本文对活动轮廓模型的外部能量项进行改进,针对灰度图像分割提出了一种新的自适应图像分割模型,并将它推广,建立了矢量图像分割模型。新模型耦合了快速边缘积分方法和简化统计方法,充分考虑到图像区域和边缘的先验信息,可根据不同的条件概率密度函数构造不同图像分割模型。文中还基于高斯型概率密度函数建立分割模型实例,结合应用高效且无条件稳定的AOS算法分别对灰度图像和矢量图像(RGB)进行分割实验,并将本文提出的方法与经典的快速边缘积分方法进行比较,结果表明本文的分割方法准确性较高,且具有良好的抗噪性,是行之有效的。

非线性扩散图像配准

针对非刚性图像配准方法中对形变域使用全局一致正则化方法的缺点,提出了一种基于非线性扩散的非刚性图像配准方法。运用变分原理推导了该方法的数学模型,并将图像局部信息嵌入到该模型中,非线性扩散系数根据图像特征自适应调整,使得形变域的不同区域得到了不同程度的平滑。为提高配准速度,采用加性算子分裂法求解偏微分方程。采用合成图像与MRI图像进行了实验,结果表明:与全局一致正则化方法相比,自适应扩散配准算法获得了更符合物理实际的形变,保持了形变域的局部细节,具有更好的配准精度。

平均曲率运动的三种实现方案的比较研究

讨论了曲率运动演化方程的三种数值方案:离散中值滤波方案、显式水平集方案和半隐式水平集方案的原理与算法,并对它们的效率、精度以及旋转不变性等性能进行了对比实验研究。结果表明,半隐式加性算子分裂(AOS)算法相对于另两种方案性能上明显占优。

基于加性算子分割的快速静磁场主动轮廓模型

针对静磁力主动轮廓模型计算复杂度较高,收敛速度较慢的问题。将该模型对应的水平集方程做隐式数值化,采用加性算子分割方法(AOS)求解。实验发现,这种改进后的静磁场主动轮廓模型不仅保留了原有模型的优点,而且提高原有模型的收敛速度和稳定性。