《活動輪廓模型中向量場和先驗約束能量泛函研究》是依託河南師範大學，由劉國奇擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：活動輪廓模型中向量場和先驗約束能量泛函研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：劉國奇
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
活動輪廓模型是實現圖像分割和目標輪廓提取的重要方法。活動輪廓模型在提取目標邊界時仍存在一些關鍵的問題：在提取複雜幾何形狀邊界時，輪廓曲線在向量場演化過程中常出現過早收斂問題；向量場對噪聲比較敏感且不能穩健的提取模糊邊界；複雜背景下，活動輪廓模型僅利用形狀先驗信息提取的目標邊界不夠精確和穩健。針對這些問題，對活動輪廓模型中向量場和先驗約束能量泛函進行研究，其內容如下：①在經典擴散方程基礎上，定義加強擴散能量項，實現向量場的快速生成，提高凹形邊界收斂能力。②利用多尺度方法提取圖像特徵，在合理的空間下克服噪聲影響，刻畫模糊邊界特徵，構建新的向量場。③綜合形狀和區域多種先驗信息，定義多變數的先驗能量泛函，建立基於先驗信息的分割模型，研究模型的全局最小化方法。該研究不僅能豐富圖像分割和圖像分析理論，而且可以提高目標分割的精確性和穩健性。
結題摘要
基於活動輪廓模型的目標輪廓提取是近年來現代圖像處理領域中的研究熱點。與其相關的模型主要有水平集方法，外力場等，它們的主要思路是把問題求解轉化為對具有一定物理意義下泛函的最佳化。針對目標輪廓提取存在的關鍵性問題，我們做了以下探討：(1)為克服經典外力場GVF的“平衡點問題”，我們結合擴散理論，提出了加強有效擴散梯度向量場，該向量場減少了平衡點，提高在凹形邊界和複雜凹形邊界的收斂能力。(2)利用稀疏表示理論，建立帶有稀疏約束的活動輪廓模型，提高了幾何活動輪廓模型在噪聲和複雜背景下的目標提取能力；進一步提出了基於稀疏約束的拓撲保護幾何活動輪廓模型，實現了曲線演化過程中的拓撲不變性。（3）針對參數活動輪廓中曲線演化的不穩健性，提出了曲線的塊演化方式，並對多個演化曲線進行形狀相似性約束，該方法提高了參數曲線演化穩健性，也提高了在部分目標物體缺失情況下分割表現，在套用中更具靈活性。（4）針對幾何活動輪廓模型在圖像灰度不均勻背景下的目標提取的困難，分別提出了模糊活動輪廓模型的全局最小化模型，基於核自組織映射的有監督活動輪廓模型，和加強局部聚類的水平集灰度不均勻分割方法，這些模型都在不同程度的提高了灰度不均勻下的目標提取能力。（5）對稀疏表示理論和曲線演化的正則化方面，提出了相關方案，拓展了研究視野。
