结合纹理梯度抑制与L0梯度最小化的纹理滤波

目的 纹理滤波是计算机视觉领域的一个基础应用工具,其目标是抑制图像中不必要的纹理细节和保持图像的主要结构。目前已有的纹理滤波方法多存在强梯度纹理无法被抑制或结构丢失的问题,为此提出一种结合纹理梯度抑制与L₀梯度最小化的纹理滤波算法。方法 首先,提出一种能够区分结构/纹理像素的方向性区间梯度算子,其中采取了局部对比度拉伸和尺度自适应策略,提升了弱梯度结构像素的识别能力。随后,利用区间梯度幅值对原始图像梯度进行抑制,并用抑制后的图像梯度进行图像重建,获得纹理像素梯度小于结构像素梯度的纹理抑制图像。最后,考虑到纹理梯度抑制时会对结构像素的梯度产生一定的衰减作用,本文采用具有梯度提升作用的L₀梯度最小化方法对纹理抑制图像进行滤波,得到纹理抑制结构保持的纹理滤波图像。结果 通过测试马赛克和自然风景等不同类型的图片,并与L₀梯度最小化、滚动引导图像滤波、相对总变分、共现滤波等方法相比较,本文算法能够在抑制强梯度纹理的情况下对图像的主要结构得以保持,并且具有良好的普适性和鲁棒性。同时本文将纹理滤波应用于图像的边缘检测和细节增强,取得了不错的效果提升。结论 本文算法在兼顾强梯度纹理的抑制和结构的保持方面已超越已有的方法,对于图像的目标识别、图像融合、边缘检测等易受强梯度纹理干扰的技术领域,具有较大的应用潜力。     

具有纹理感知能力的超像素分割方法

目的 超像素分割是计算机视觉领域常用的一项预处理技术,目标是将相邻像素聚集成为具有一定语义的子区域,能够大幅度降低后续处理的计算复杂度,但是对包含强梯度纹理的图像分割效果不佳,为此提出一种具有纹理感知能力的超像素分割方法。方法 提出一种能够区分强梯度噪声和纹理像素的颜色距离,其中利用带方向的1/4圆形窗口均值滤波后的颜色信息,提升包含强梯度噪声和纹理图像的超像素分割性能。利用区间梯度幅值与Sobel梯度幅值相乘得到混合梯度幅值,具有纹理抑制、结构保持以及边缘线条细的优点,能够提升超像素的贴合边缘性能,增强超像素形状规则程度。最后,利用混合梯度的幅值计算具有结构回避能力的综合聚类距离,进一步防止超像素跨越物体的边界,增强超像素的贴边性能。结果 在BSDS500（Berkeley segmentation dataset 500）图像数据集和强纹理马赛克图像等不同类型图像上的测试结果显示,与目前主流的超像素分割方法相比,本文算法在UE （undersegmentation error）、ASA （achievable segmentation accuracy）和CM （compactness measure）等性能指标上分别提高了1.5%、0.2%和4.3%。从视觉效果上看,能够在排除纹理干扰的情况下生成结构边缘贴合程度更好的形状规则超像素。结论 本文算法在包含强梯度纹理图像上的超像素分割性能优于对比方法,在目标识别、目标追踪和显著性检测等易受强梯度干扰的技术领域具有较大应用潜力。     

细节感知的纹理滤波算法

目的 基于现有的研究提出一种细节感知的纹理去除算法,在去除图像纹理时,能够很好地保持图像的结构信息,尤其是诸如细长结构和边角信息等在其他方法中容易被模糊化的特殊细节。方法 首先,本文提出一种能够识别细长结构的结构检测方法,对细长结构进行检测并增强其结构特征。其次,为了估计每个像素点的最优滤波核尺度,改进原有的相对总变差模型,多方向寻找最小相对总变差,使它能够更好地区分纹理和边界,并且将边角信息从纹理中区分出来。然后,将检测出来的细长结构归一到改进的相对总变差的度量尺度上,估计滤波核尺度,生成引导滤波图像。这样就能够在平坦或有纹理的区域运用大尺度的滤波核,并在结构边缘和边角附近减小滤波核。最后,通过联合双边滤波器得到纹理去除后的图像。结果 实验测试了马赛克图像和艺术画作,对比了相对总变差和尺度敏感的结构保护滤波等方法,本文方法在去除纹理的同时保留了细长结构和边角细节,并且具有良好的普适性和鲁棒性。利用本文算法处理一幅含10万像素的图像,仅通过一次迭代计算就能够去除大量纹理且效果优于已有的方法,本算法的计算时间为3.37 s,其他算法为0.07~3.29 s。结论 本文设计的纹理滤波器不仅在保持诸如细长结构方面的性能更好,而且使纹理去除后的图像在边角细节处更尖锐,为图像的后续处理提供了一种强有力的图像预处理方式。     

面向纹理平滑的方向性滤波尺度预测模型

目的 传统图像处理的纹理滤波方法难以区分梯度较强的纹理与物体的结构,而深度学习方法使用的训练集生成方式不够合理,且模型表示方式比较粗糙,为此本文设计了一种面向纹理平滑的方向性滤波尺度预测模型,并生成了含有标签的新的纹理滤波数据集。方法 在现有结构图像中逐连通区域填充多种纹理图,生成有利于模型训练的纹理滤波数据集。设计了方向性滤波尺度预测模型,该模型包含尺度感知子网络和图像平滑子网络。前者预测得到的滤波尺度图不但体现了该像素与周围像素是否为同一纹理,而且还隐含了该像素是否为结构像素的信息。后者以滤波尺度图和原图的堆叠作为输入,凭借少量的卷积层快速得出纹理滤波的结果。结果 在本文的纹理滤波数据集上与7个算法进行比较,峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)与结构相似度(structural similarity,SSIM)分别高于第2名2.79 dB、0.0133,均方误差(mean squared error,MSE)低于第2名6.863 8,运算速度快于第2名0.002 s。在其他数据集上的实验对比也显示出本文算法更好地保持结构与平滑纹理。通过比较不同数据集上训练的同一网络模型,证实了本文的纹理滤波数据集有助于增强模型对于强梯度纹理与物体结构的区分能力。结论 本文制作的纹理滤波数据集使模型更好地区分强梯度纹理与物体结构并增强模型的泛化能力。本文设计的方向性滤波尺度预测模型在性能上超越了已有的大多数纹理平滑方法,尤其在强梯度纹理的抑制和弱梯度结构的保持两个方面表现优异。     

基于颜色和纹理特征背景模型的多层差分运动目标检测算法

提出了一种可以剔除阴影、光照变化影响的运动目标检测算法.该算法分别建立基于颜色和梯度信息的背景差分模型,即为每一个像素建立了基于LBP的纹理特征模型,对于颜色信息采用了一种对颜色测量光度不变性的表示方法,背景模型的更新类似于Stauffer等提出的高斯模型,仅在权值更新中采用了具有滞后作用的策略的更新方法.在前景检测过程中采用了两层的判断过程,在像素层,通过用纹理和颜色的统计模型将每个像素划分为成前景或背景,在第二层,对于颜色特征差分得到前景区域的边界部分统计得到其LBP纹理信息,然后与纹理模型检测得到的同一区域边界的纹理信息进一步比较,剔除由于阴影、光照变化引起的前景误判.     

基于半高斯梯度算子的尺度自适应纹理滤波

为了解决现有纹理平滑方法不能在抑制纹理的同时保持细窄结构的问题,提出一种基于半高斯梯度算子的尺度自适应纹理滤波算法.首先提出一种具有结构保持和纹理抑制效果的半高斯梯度算子,其幅值能够较好地区分结构和纹理,方向能够较好地反映结构法向;然后基于半高斯梯度的幅值为每个像素估计最优的滤波尺度,并借助高斯滤波得到一幅大部分纹理得到抑制的引导图像;最后在双边滤波的基础上引入基于半高斯梯度方向的滤波方向核,提出一种基于引导图像的三边纹理滤波算法,能够有效地避免图像平滑结果中存在的结构附近毛刺残留现象.大量实验结果证明,该算法可以在抑制纹理的同时保持结构的完整性,尤其是在保持细窄结构以及结构周围的整洁等方面超越了已有的方法.     

基于分块方向梯度能量的图像修补算法

为了对图像破损区域进行修补和前景去除,提出一种基于样本的图像修补算法.首先引入“分块的方向梯度能量”来评估像素块在某个方向上的整体颜色变化情况;然后利用最大方向梯度能量估算该像素块中存在的边缘的强度与方向.该算法包括像素块填充优先级计算、像素块匹配和更新未知区域边界、可信任度等全局参数的更新3个步骤.在计算像素块填充优先级时,考察像素块在待修补区域边界法向上的方向梯度能量,优先选取包含更强边缘信息的未知区域;而在像素块匹配过程中,除比较像素块对应的颜色值之外,还利用方向梯度能量对它们可能存在的边缘进行比较与匹配.实验结果表明,该算法能够使图像的结构信息正确地传播到待修补的未知区域中,填充后的图像具有较为平滑的边缘.     

基于兴趣点综合特征的图像检索

针对环形区域能更好地表达像素空间分布的特点,将其引入到Gabor小波纹理特征中,提出了一种基于兴趣点环形区域颜色和纹理特征的图像检索算法。首先采用自适应平滑滤波器对图像进行滤波处理,消除噪声的影响并利用快速鲁棒特征(SURF)算子检测兴趣点;然后计算兴趣点周围局部区域内环形颜色直方图及纹理特征,将其作为图像的综合特征;最后根据图像综合特征相似度,输出相似图像。实验结果表明,该算法使平均检索准确率提高至少7％。     

基于梯度基元聚合矢量的图像检索算法*

针对图像检索中多特征融合问题,提出了一种基于梯度基元聚合矢量的图像检索算法。该算法在改进的HSV颜色空间计算边缘梯度,通过定义的基元模板扫描梯度图像,生成梯度基元图像,将基元和非基元像素分别组合成聚合和非聚合像素集合;最后利用颜色自相关图算法对上述两个集合提取特征矢量,实现了融合颜色、形状、纹理和空间信息等多特征的图像检索。实验结果表明,该算法能够融合颜色、形状、纹理和空间信息,有效地提高了基于内容的图像检索的查准率和查全率。     

基于结构张量的GrabCut图像分割算法

传统的Grab Cut图像分割方法大多基于图像的像素值建立图模型,未考虑到彩色图像中丰富的纹理信息。为此,提出一种新的Grab Cut模型图像分割算法。对比基于结构张量的Grab Cut分割方法和传统Grab Cut分割方法的结果,利用结构张量和像素值构建紧缩的结构张量。为提高计算的简洁性和高效性,将Grab Cut方法构建的混合高斯模型扩展到张量空间,并用Kullback-Leible散度代替常用的黎曼度量。在合成纹理图像和自然图像上进行的实验结果表明,与Carsten Rother,GACWRF等方法相比,该算法具有更精确的分割效果,不仅实现了纹理信息与颜色信息的无参融合,而且提高了计算效率。     

煤矿井下安全监控分站的设计及其仿真实现

为了设计一种具有低成本、低功耗、易操作、功能强且可靠性高的煤矿井下安全分站,针对煤矿安全生产实际,文章提出了采用MCS-51系列单片机为核心、具有CAN总线通信接口的煤矿井下安全监控分站的设计方案;首先给出煤矿井下安全监控分站的整体构架设计,然后着重阐述模拟量输入信号处理系统的设计过程,最后说明单片机最小系统及其键盘、显示、报警、通信等各个组成部分的设计;为验证设计方案的可行性与有效性,使用Proteus软件对设计内容进行仿真验证,设计的煤矿井下安全监控分站具有瓦斯、温度等模拟量参数超标报警功能和电机开停、风门开闭等开关量指示功能;仿真结果表明:设计的煤矿井下安全监控分站具有一定的实际应用价值.     

View-based model-driven architecture for enhancing maintainability of data access services

In modern service-oriented architectures, database access is done by a special type of services, the so-called data access services (DAS). Though, particularly in data-intensive applications, using and developing DAS are very common today, the link between the DAS and their implementation, e.g. a layer of data access objects (DAOs) encapsulating the database queries, still is not sufficiently elaborated, yet. As a result, as the number of DAS grows, finding the desired DAS for reuse and/or associated documentation can become an impossible task. In this paper we focus on bridging this gap between the DAS and their implementation by presenting a view-based, model-driven data access architecture (VMDA) managing models of the DAS, DAOs and database queries in a queryable manner. Our models support tailored views of different stakeholders and are scalable with all types of DAS implementations. In this paper we show that our view-based and model driven architecture approach can enhance software development productivity and maintainability by improving DAS documentation. Moreover, our VMDA opens a wide range of applications such as evaluating DAS usage for DAS performance optimization. Furthermore, we provide tool support and illustrate the applicability of our VMDA in a large-scale case study. Finally, we quantitatively prove that our approach performs with acceptable response times.     

A pragmatic multi-method investigation of discrepant technological events: Coping,attributions, and ‘accidental’ learning

Discrepant technological events or situations that entail a problem, a misunderstanding or a difficulty with the Information Technology (IT) being employed, are common in the workplace, and can lead to frustration and avoidance behaviors. Little is known, however, about how individuals cope with these events. This paper examines these events by using a multi-method pragmatic approach informed by coping theory. The results of two studies – a critical incident study and an experiment – serve to build and test, respectively, a theoretical model that posits that individuals use a variety of strategies when dealing with these events: they experience negative emotions, make external attributions, and adopt engagement coping strategies directed at solving the event, eventually switching to a disengagement coping strategy when they feel they have no control over the situation. Furthermore, users’ efforts may result in ‘accidental’ learning as they try to overcome the discrepant IT events through engagement coping. The paper ends with a discussion of the results in light of existing literature, future opportunities for research, and implications for practice.     

The Distributed Time-Triggered Simulation Scheme: Core Principles and Supporting Execution Engine

Distributed real-time simulation is a young technology field but its practice is under increasing demands. In recent years the author and his collaborators have been establishing a new approach called the distributed time-triggered simulation (DTS) scheme which is conceptually simple and easy to use but widely applicable. The concept was initiated in the course of developing a new-generation object-oriented real-time programming scheme called the time-triggered message-triggered object (TMO) programming scheme. Some fundamental issues inherent in distributed real-time simulation that were learned during recent experimental studies are discussed along with some approaches for resolving the issues. An execution engine developed to support both the TMOs engaged in control computation and the TMOs engaged in DTS is also discussed along with its possible extensions that will enable significantly larger-scale DTSs.     

Software-Konfigurationsmanagement in großen Softwareprojekten

Zusammenfassung Mit zunehmender Größe der Softwaresysteme verschärfen sich die für die Software-Herstellung typischen Probleme: Beherrschen großer Objektmengen, Erhalten der Systemkonsistenz, Kontrolle der ständigen Änderungseinflüsse und Gewährleisten einer langen Lebensdauer. Die Disziplin Konfigurationsmanagement bildet den methodischen Ansatz, diese Probleme besser zu beherrschen. Software-Konfigurationsmanagement faßt die Herstellung von Softwaresystemen als eine Abfolge von kontrollierten Änderungen an gesicherten Zwischen- und Endergebnissen auf. Dargestellt werden die Objekte und Funktionen des Software-Konfigurationsmanagements sowie die hierfür in großen Software-Projekten benötigten Methoden, Instanzen und Hilfsmittel.     

Information for Authors

正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and     

Editorial:Brain-machine interface(BMI) and cyborg intelligence

正Brain-machine interfaces(BMIs)aim at building a direct communication pathway between the brain and an external device,and represent an area of research where significant progress has been made during the past decade.Based on BMIs,mind information can be read out by neural signals to control     

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正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate     

SCIENCE CHINA Information Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

正~~     

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正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate