尺度空间理论在图像分析中的应用.pdf

国防科学技术大学
博士学位论文
尺度空间理论在图像分析中的应用
姓名：陆军
申请学位级别：博士
专业：信息与通信工程
指导教师：王润生

／摘要门限分割，宾有普适性强、分割精度高、计算量小等优点。杂谟叱槿。计算机视觉中如何应用尺度空间理论是～个新的、具有挑战性的研究领域。针对现有的尺度空间方法基于点特征、应用范围有限的现状，我们提出以特征根据新的理论处理方法，我们进一步提出了图像分割、直线抽取、规则纹理分对于图像分割，提出了三邻点特征结构，并用于自动确定灰度直方图的多门限；所提出的两种基于尺度空间的图像分割算法，可以方便地进行图像的多出了短线特征结构，并在此基础上提出了一种新的多尺度直线抽取算法，具有优点。对于规则纹理分析，提出了团块特征结构，基于该结构提出了多尺度纹不均匀不敏感等优点。对拐角点检测，分析了拐角点在几种非线性滤波中的演化规律，证明了基于轮廓的形态滤波能构成相应的尺度空间岢鼋ü战堑闾征结构用于该尺度空间，并在此基础上提出了一种多尺度拐角点检测算法，具有便于突出显著拐角点、对噪声和琐碎细节不敏感等优点。对上述四种特征结构产生的尺度空间分析算法都进行了实验研究，实验结果是令人满意的。、关键词：尺度空间，早期视觉，图像分析，直线抽取，纹理分析，拐角点检测结构作为尺度空间表示单元的新思想，并以此建立了尺度空间的分析处理框架。析以及拐角检测等方面的相应算法。抑噪能力强、定位精度高、提取不同尺度直线能力强以及简化后续处理过程的理基元抽取和纹理重建算法，具有自动确定分析窗口、抑制噪声以及对照度的国防科学技术大学研究生院学位论文第页
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第一章绪论度空间理论，可以从图像本身的多尺度特性出发、在一个连续尺度下检测图像．叨瓤占浠靖拍图像分析与理解的根本任务是利用计算机系统解释图像，以得到对客观世界图像的正确描述、实现类似人类视觉系统的功能Ｊ澜缟系耐蛭镏挥性谔定尺度下才能成为有意义的实体，并在不同的尺度下表现出不同的成象，所以客观世界图像具有多尺度特性。相对应，人类视觉系统也是一个多尺度系统。考察人类视觉过程：当一幅图像进入人眼后，人能同时辨别出大小不一的物体，可见人脑能同时在不同的尺度下对这幅图像进行采样与描述。从上面的分析可以看出，仅仅在某一固定的尺度下分析图像根本不能表现出图像本身固有的多尺度特性，也就限制了分析结果的准确性。然而，图像分析与理解往往是在某一固定尺度或若干人为设定的先验尺度上进行的。为解决这个问题，人们试图在一组连续尺度上分析图像，而且使不同尺度层上图像之问满足某种特定的关系，以达到综合各尺度层上信息的目的。尺度空间理论正是基于这个思路提出来的，它从人类视觉系统得到启发、从多尺度的角度来分析图像。利用尺事件或描述图像特性。本课题的研究旨在将尺度空间理论系统地应用到具体的图像分析领域，形成一个性能良好的、实用的分析处理框架。本章的内容安排如下：首先讨论了课题背景及当前研究热点：随后给出了本论文所做的主要工作：最后为论文结构安排。为使大家对有十几年发展史的尺度空间理论有一个初步的认识，我们将说明尺度空间定义、尺度空间形成过程和不同尺度层间所满足的特定关系等基本概念，并对比以往的其它几种多分辨率表示方法，指出它们之间的联系和区别，最后讨论有关尺度空间的研究热点。尺度空间理论是有一个形成过程的，早在提出尺度空间理论之前，就在边缘检测理论中采用了多尺度方法，他们考虑图像的拉普拉斯变换，并和不同标准差的高斯滤波器相卷积，以检测不同灰度范围内的边缘。年，┱沽薓理论，第一次提出了尺度空间概念，并给出了一维连续信号的尺度空间定义。国防科学技术大学研究生院学位论文第
蓁一其中眠：好遰珿，：丽！颈怀莆T艨占浜恕厂：贝鏡表示任意给定的信号，八∈的尺度空间是～族一维连续信号，筒煌讲頵的高斯滤波器琭睦绽贡浠琭嗑砘媒峁乃泄愕愕募铣莆#的尺度空间琭疲琭琭瑃随着尺度空间理论的发展，人们一般也这样来定义连续信号的尺度空间荷信号的集合玣琭≥，这族信号是原信号在不同尺度下的尺度空间表征，瑃瑃．其中篟Ⅳ＼，瑃T藕旁诔叨萾时的尺度空间表征。国防科学技术大学研究生院学位论文瑃矗图图甀图晗担一维信号被尺度渐增的高斯核平滑的结果，愕阊尺度方向形成路径曲线，这些曲线不会在下部闭合】。图二维信号被尺度渐增的高斯核平滑的结果，上排左中右、下排左中右依次分别对应为：原始灰度图、高斯核标准差分别为、钡某叨瓤占浔碚第▲
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