目标边界点集的层次化描述及其形状检索应用

提出用于轮廓线形状和区域形状图像检索的形状描述方法,该方法将目标形状的边界（包括内边界）表示为一个无序的点集,沿各方向对点集的迭代分割,建立层次化的边界点集描述模型.通过对各层形状边界的分割比和分散度的几何特征度量,产生各层的形状特征描述,对它们进行组合,建立对目标形状的层次化描述.两个目标形状的差异性度量定义为它们的层次化描述子的L-1距离.该方法具有：（1）通用性.能够描述轮廓线形状和区域形状这两种不同类型的形状;（2）可扩展性.基于所提出的分层描述框架,可以将分割比和分散度这两种几何度量进行扩展,纳入更多其他几何特征度量,以进一步提高形状描述的精度;（3）多尺度描述特性.提出的分层的描述机制,使得描述子具有内在的由粗到细的形状表征能力;（4）较低的计算复杂性.由于仅仅计算目标图像的边界像素点,使得算法具有较高的计算效率.用MPEG-7 CE-2区域形状图像库和MPEG-7 CE-1轮廓线形状图像库这两个标准测试集对该方法进行评估,并与同类的其他形状描述方法进行比较,实验结果表明：提出的方法在综合考虑检索精确率、检索效率和一般应用能力等指标的情况下,其性能上要优于各种参与比较的方法.     

A Variational Model for Object Segmentation Using Boundary Information and Shape Prior Driven by the Mumford-Shah Functional

In this paper, we propose a new variational model to segment an object belonging to a given shape space using the active contour method, a geometric shape prior and the Mumford-Shah functional. The core of our model is an energy functional composed by three complementary terms. The first one is based on a shape model which constrains the active contour to get a shape of interest. The second term detects object boundaries from image gradients. And the third term drives globally the shape prior and the active contour towards a homogeneous intensity region. The segmentation of the object of interest is given by the minimum of our energy functional. This minimum is computed with the calculus of variations and the gradient descent method that provide a system of evolution equations solved with the well-known level set method. We also prove the existence of this minimum in the space of functions with bounded variation. Applications of the proposed model are presented on synthetic and medical images.     

基于几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法

针对在结构性噪声较严重的情况下 ,常规几何活动轮廓模型无法获得理想分割效果的问题 ,提出一种基于几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法 ,该方法首先将人脸形状的椭圆性约束作为算子嵌入到几何活动轮廓模型中 ,并利用几何活动轮廓模型提取任意轮廓的优势来快速抽取出图象中类似椭圆的目标边缘 ;然后根据图象中人脸的先验知识 ,通过对检测到的椭圆目标进行进一步验证来找出最终人脸轮廓 .由于采用变分水平集方法做数值计算 ,因此该方法不仅能够自然地处理曲线的拓扑变化和能较精确地提取出图象中的人脸轮廓 ,而且同时可以给出人脸水平旋转的大致角度等信息 .实验结果表明 ,该方法是有效的 .     

基于目标模糊置信度描述驱动的区域能量进化增长图像分割算法

为了克服经典区域增长算法在复杂目标与背景分布情况下, 停止条件难以确定的不足, 提出基于目标模糊置信度描述驱动的区域能量进化增长图像分割算法. 该算法结合了主动轮廓模型(Active contour model, ACM)、目标数据分布域描述与区域增长三者的优点, 首先利用分割目标的支持向量数据域描述将待分割图像转化为相对于分割目标的模糊置信度表示, 因为分割过程充分利用了有监督学习策略得到的目标特征分布情况, 使得本文提出的算法具有更高的稳定性和更加广泛的适用范围, 特别是对目标灰度分布不均或存在多纹理的目标也可以得到较好的分割结果. 在区域增长进行分割时, 引入了新的区域能量表示模型作为区域增长的结束判决条件, 分割时逐渐降低目标模糊置信度的门限, 通过对区域能量模型的动态优化来逼近最佳分割结果. 对比实验结果表明本文提出的算法具有更大的灵活性和更好的分割性能.     

基于轮廓重构和特征点弦长的图像检索

轮廓描述法作为形状检索中最为关键的步骤,应体现目标的整体形状信息和重要特征点信息,并具备对噪声干扰的鲁棒性.提出一种基于轮廓重构和特征点弦长的图像检索算法,首先在目标轮廓提取的基础上分析轮廓的能量保持率,并进行轮廓的降维重构处理,从而减少了随机噪声造成的轮廓畸变.然后,通过新定义的支持域来计算轮廓点的特征强度,并分析了支持域半径与特征点提取结果的关系,从而筛选出有效的轮廓特征点.最后,根据轮廓点和相应特征点间的弦长关系构造轮廓特征函数,经相应处理后,最终得到的形状描述子满足不变性要求.大量实验结果表明,该算法无论是在常规样本库中,还是在噪声样本库中都具有更优的检索性能.     

用于形状识别的目标轮廓无序点集描述与匹配

将目标形状的轮廓看成一个无序的点集,从中抽取形状特征,用于快速而有效的目标识别是形状分析任务中的挑战性问题.针对该问题,提出了一种基于复杂网络模型的形状描述和识别方法.该方法提出用一种自组织的网络动态演化模型构成一个分层的描述框架,在网络动态演化的每一个时刻,对网络分别进行局部测量和全局测量,抽取网络的无权特征和加权特征.在形状匹配阶段,用获得的局部描述子和全局描述子分别进行局部匹配（基于Hausdorff距离）和全局匹配（基于L₁距离）,组合两种匹配的距离值构成对形状的差异度度量.用标准的测试集对所提出的方法进行性能测试,实验结果表明,所提出的算法能够快速而又鲁棒地完成较高精度的形状识别任务.     

CT影像中边缘病变的二维肺野分割研究

为了研究采用基于先验形状约束的活动轮廓模型方法来正确分割胸腔CT影像中高密度病变影响边缘的肺野区域, 对已分割获得的胸腔CT影像中的二维肺野区域的形状根据其相似性进行粗略分类, 并对这些先验形状进行分类学习, 通过学习获得的PCA形状向量与活动轮廓相结合的迭代方法拟合肺野区域的正确边界, 最后通过基于边界的区域分割方法对胸腔CT影像进行分割, 得到正确的肺野区域。通过所得分割结果的对比表明, 采用该模型来拟合肺野区域边界来完成肺野分割是可行的, 同时从分割结果的量化评价指标(准确性和敏感性、特异性)可看出本方法分割能够得到正确的肺野区域。     

Incorporating shape prior into geodesic active contours for detecting partially occluded object

A new method to incorporate shape prior knowledge into geodesic active contours for detecting partially occluded object is proposed in this paper. The level set functions of the collected shapes are used as training data. They are projected onto a low dimensional subspace using PCA and their distribution is approximated by a Gaussian function. A shape prior model is constructed and is incorporated into the geodesic active contour formulation to constrain the contour evolution process. To balance the strength between the image gradient force and the shape prior force, a weighting factor is introduced to adaptively guide the evolving curve to move under both forces. The curve converges with due consideration of both local shape variations and global shape consistency. Experimental results demonstrate that the proposed method makes object detection robust against partial occlusions.     

Statistical Model of Shape Moments with Active Contour Evolution for Shape Detection and Segmentation

This paper describes a novel method for shape representation and robust image segmentation. The proposed method combines two well known methodologies, namely, statistical shape models and active contours implemented in level set framework. The shape detection is achieved by maximizing a posterior function that consists of a prior shape probability model and image likelihood function conditioned on shapes. The statistical shape model is built as a result of a learning process based on nonparametric probability estimation in a PCA reduced feature space formed by the Legendre moments of training silhouette images. A greedy strategy is applied to optimize the proposed cost function by iteratively evolving an implicit active contour in the image space and subsequent constrained optimization of the evolved shape in the reduced shape feature space. Experimental results presented in the paper demonstrate that the proposed method, contrary to many other active contour segmentation methods, is highly resilient to severe random and structural noise that could be present in the data.     

先验形状力场参数活动轮廓模型及其医学图像分割

先验形状参数活动轮廓模型是一种抗噪声干扰稳定的图像分割方法．它具有对弱边缘、凹区域进行分割的能力，同时有较大的边缘捕捉范围．通过引入一种非距离性的先验形状力场，构建一种新的能反映先验形状的参数活动轮廓模型．新的先验形状活动轮廓模型避免了曲线之间距离的计算，减少了模型的复杂性．新的方法可以较好地解决传统型参数活动轮廓模型的一些本质缺陷.实验对带噪声且为弱边缘的医学CT图像和超声图像进行分割能得到理想的边缘轮廓.     

结合边缘和区域的活动轮廓模型SAR图像目标轮廓提取

目的 目标轮廓表征了目标形状,可用于目标方位角估计、自动目标识别等,因此提取合成孔径雷达（SAR）图像中的目标轮廓受到了人们的广泛关注。受SAR图像乘性噪声的影响,传统的目标轮廓提取方法应用在SAR图像时失效。针对这一问题,提出一种将基于边缘的活动轮廓模型和基于区域的活动轮廓模型相结合的活动轮廓模型。方法 以真实SAR图像为基础,分析了向量场卷积（VFC）活动轮廓模型以及区域竞争（RC）活动轮廓模型各自的特点和优势,发现这两个模型存在一定的互补性,因此将这两个模型进行了结合,得到了一种新的SAR图像目标轮廓提取方法。结果 基于真实SAR图像的实验结果表明,本文方法能较好地应对SAR图像信噪比较低、目标边缘模糊等特点,能准确地获得SAR图像目标轮廓。结论 本文方法可用于执行实际的SAR图像轮廓提取任务,为后续的SAR图像自动识别和特征级图像融合等任务提供了较为优良的输入信息。     

主动轮廓模型在车牌识别算法中的应用研究

提出了一种识别机动车辆牌照的算法。该算法首先利用车牌的纹理特征和区域形状特征检测车牌区域。为提高区域检测的正确性，利用新的改进的主动轮廓模型，利用先验知识确定精确的车牌边界。在精确确定车牌区域基础上，可以准确切割出车牌中的字符，从而提高识别率。     

基于区域混合活动轮廓模型的医学图像分割

针对变分水平集算法在图像分割过程中计算量较大且收敛速度慢的现象, 在一些基于区域的活动轮廓模型基础上提出了一种新的基于区域混合模型的非凸正则化活动轮廓模型。该模型构造了一个新的能量泛函,该能量泛函结合了考虑图像局部聚类性质的LBF模型和测地线模型,增加了非凸正则化项,加快了轮廓曲线的收敛速度,可以很好地保持区域形状并能防止边缘过平滑,然后通过经典有限差分法求得能量泛函的极小值。最后,在合成图像和医学图像上做了仿真实验,结果表明,该算法具有较快的收敛速度 和很好的鲁棒性,分割结果也较准确。     

利用区域信息融合混合活动轮廓模型的 河流遥感图像分割

目的 河流遥感图像是背景复杂的非匀质图像,利用传统的活动轮廓模型进行分割往往不够准确。针对这一问题,提出了基于区域信息融合的混合活动轮廓模型来分割河流遥感图像。方法 该混合模型将Chan-Vese(CV)模型和基于交叉熵的活动轮廓模型的外部能量约束项相结合,并赋予归一化调节比例系数。通过计算轮廓曲线内外区域像素灰度的方差和交叉熵,指导曲线逼近目标边缘。为了加速混合模型的演化,引入曲线内外区域像素灰度的类内绝对差,取代原有的内外区域能量权值,以提高混合模型的分割效率。结果 大量实验结果表明,相较于CV模型、测地线模型、基于交叉熵的活动轮廓模型、CV模型和测地线模型的混合模型以及局部全局灰度拟合能量模型(LGIF),本文混合模型分割河流遥感图像的灵敏度和上述方法都接近于100%,准确率大幅提升,在90%以上,虚警率则下降了约50%,且所需迭代次数和运行时间更少。结论 本文提出的混合模型主要适用于具有一定对比度的河流遥感图像,在分割性能和分割效率两个方面,都有明显的优势。     

基于形状特征描述算子的3D模型检索

针对投影图像的形状特征,结合傅里叶描述算子、Zernke不变矩、形状参数、离心率的特点,提出一种基于权重关系的合成的形状特征描述算子,将其应用到3D模型投影图像检索算法中。实验结果表明,相比其他4种形状特征描述算子,该算子能较好描述投影图像的轮廓、区域以及整体特征信息,并可提高算法的检索效率。     

Acquiring 3-D models from sequences of contours

This paper explores shape from contour for acquiring 3-D graphics models. In this method, a continuous sequence of images is taken as an object rotates. A smooth convex shape can be estimated instantaneously from its contour and by the first derivative of contour movement (trace of contour, or contour distribution with time). We also analyze shapes that do not satisfy the conditions of smoothness and visibility, which are indispensable for modeling an object. A region that does not expose as contour yields a nonsmoothness in the tracked contour movement. We can thus detect such a region by contour distribution filtering and extract its accurate location by computing the left and right derivatives of the distribution. This has not been studied previously. These unknown regions are obtained for further investigation using other visual cues. A general approach for building a geometrical object model using contours is then described. The entire process from silhouettes to a 3-D model is based local computation; this is promising for producing shapes in real time. Our direct goal is to establish 3-D graphics models of human faces for the growing needs of visual communications. We have obtained some good results