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基于偏微分方程的图像分割技术研究

基于偏微分方程的图像分割技术研究

作者：吕红力温州大学

学位级别：硕士

基于偏微分方程(Partial Differential Equations, PDE)的图像分割融合了物理,数学,信息和计算科学等知识,表现出了强大的生命力。其得到国内外学者的广泛关注,并成为最流行的图像分割方法之一。其基本思想是：根据图像特征,直接设计或... 详细信息

基于偏微分方程(Partial Differential Equations, PDE)的图像分割融合了物理,数学,信息和计算科学等知识,表现出了强大的生命力。其得到国内外学者的广泛关注,并成为最流行的图像分割方法之一。其基本思想是：根据图像特征,直接设计或者通过极小化能量泛函得到满足用户需求的PDE(带初始化条件和边界),零水平集函数在该方程的控制下演化,并最终停留在目标的边界(分割结果)。本学位论文主要探讨基于PDE的图像分割方法,主要工作有：1-针对距离正则化水平集演化模型(Distance Regularization Level Set Evolution, DRLSE)不具有方向自适应性以及不能有效分割灰度不均匀图像问题,提出了基于符号距离改进的距离正则化模型。DRLSE模型克服了传统活动轮廓模型水平集函数必须周期性初始化的问题。但它也具有一些缺点：(1)曲线的演化只能朝着一个方向;(2)模型对初始化轮廓比较敏感;(3)模型容易陷入局部最小。针对上述缺点,本文构造一个融合了局部和全局信息的符号压力函数,并证明该符号压力函数具有在目标内部和外部符号相异的性质。改进后的模型具有方向自适应性,并能有效分割灰度不均匀图像。2.针对水平集函数(Level Set Function, LSF)周而复始初始化问题,提出一个更一般的变分水平集模型。在传统的水平集演化(Level Set Evolution, LSE)中,LSF的非正则化造成了数值错误和破坏水平集演化的稳定性。解决办法就是重新初始化,而这一过程需要求解一个非线性偏微分方程。本文引入一个惩罚能量项,该能量项自动惩罚水平集函数与符号距离函数的偏差,解决了重新初始化的问题,并可以应用到其他模型。3.提出一个基于模糊C均值的活动轮廓模型。符号压力函数(Signed Pressure Force, SPF)模型实现简单、抗噪性能优,但也具有如下缺点：(1)容易产生边缘泄漏;(2)水平集函数不可以采取更自由的初始化方式,例如,初始化为一个常值函数或者一个点;(3)水平集函数初始化的位置不自由,不同的初始化位置会得到不同的分割结果。针对上述问题,本文提出一个基于模糊C均值的活动轮廓模型(Fuzzy Signed Pressure Force, FSPF),该模型的水平集函数初始化方式灵活,初始化位置自由,无边缘泄漏问题,能分割轻度灰度不均图像。4.提出一个基于模糊能量的活动轮廓模型。FSPF模型比SPF模型能更有效的分割灰度不均图像,但强烈灰度不均时,往往会分割失败。本文把模糊C均值的概念引入到活动轮廓模型中,局部和全局模糊能量的融合,提高了模型分割灰度不均匀图像的能力以及对初始化轮廓的鲁棒性。

关键词：图像分割偏微分方程活动轮廓水平集方法模糊能量符号压力函数

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基于模糊C均值的水平集活动轮廓模型

温州大学学报（自然科学版） 2015年第3期36卷 25-33页

作者：吕红力温州大学数学与信息科学学院浙江温州325035

针对SPF模型的水平集函数初始化方式不灵活、容易发生边界泄漏的问题,提出一个新的基于模糊C均值的水平集活动轮廓模型.首先,用图像灰度值与两个模糊聚类中心的平均灰度值的差构造一个模糊符号压力函数,并证明它能够调节目标区域内外的... 详细信息

针对SPF模型的水平集函数初始化方式不灵活、容易发生边界泄漏的问题,提出一个新的基于模糊C均值的水平集活动轮廓模型.首先,用图像灰度值与两个模糊聚类中心的平均灰度值的差构造一个模糊符号压力函数,并证明它能够调节目标区域内外的压力符号,用模糊符号压力函数取代SPF模型中的SPF函数;其次,使用正则化的Dirac函数?(?)取代|??|;最后,使用高斯滤波平滑水平集函数.实验表明,提出的方法精确有效.

关键词： SPF模型模糊符号压力函数活动轮廓模型图像分割模糊C均值

基于改进的各向异性扩散方程Canny的边缘检测算法

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邢台学院学报 2014年第2期29卷 180-183页

作者：吕红力温州大学数学学院浙江温州325035

在计算机视觉中边缘检测是一个热门的研究领域。边缘检测能缩减大量数据并滤掉无用的信息,同时保护图像中重要的结构特征。Canny边缘检测算法是一个经典的算法,对此提出基于改进的各向异性扩散方程的检测算法,以克服传统算法对噪声的敏... 详细信息

在计算机视觉中边缘检测是一个热门的研究领域。边缘检测能缩减大量数据并滤掉无用的信息,同时保护图像中重要的结构特征。Canny边缘检测算法是一个经典的算法,对此提出基于改进的各向异性扩散方程的检测算法,以克服传统算法对噪声的敏感性。传统Canny算法的双阈值需要人工赋值,针对不同的图像具有使用缺陷,因此,提出基于Otsu方法的自适应方法。实验表明,改进的算法有效地提高图像边缘检测的准确性,定位精确度高。

关键词：边缘检测 Canny算法 Otsu算法各向异性扩散方程自适应阈值

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基于多阈值算法融合的图像分割

郑州轻工业学院学报（自然科学版） 2014年第2期29卷 67-70页

作者：吕红力温州大学数学与信息科学学院浙江温州325035

针对一种阈值分割算法很难对不同类型的图像进行有效地分割的问题,提出一种多阀值算法融合的方法.该方法通过不同的算法得到一组阈值,由迭代的方式将它们有机地组合,并定义一个回报函数,来选取最优阈值.实验结果表明,该方法针对不同类... 详细信息

针对一种阈值分割算法很难对不同类型的图像进行有效地分割的问题,提出一种多阀值算法融合的方法.该方法通过不同的算法得到一组阈值,由迭代的方式将它们有机地组合,并定义一个回报函数,来选取最优阈值.实验结果表明,该方法针对不同类型的图像能够选择最优的阈值进行有效的分割,消除了使用者必须具有先验知识的障碍,省去了人工选择分割方法的麻烦.

关键词：图像分割阈值算法融合回报函数

高校马克思主义学院的发展历程、样态设计及实现理路

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学校党建与思想教育 2024年第9期 29-36页

作者：刘吕红郑州大学马克思主义学院河南郑州450001

建设马克思主义学院是中国高校的伟大创举,也是高等教育改革的标志性成果。高校马克思主义学院从建立至今,紧紧围绕“为什么建设马克思主义学院、建设什么样的马克思主义学院、怎样建设马克思主义学院”这个根本问题,进行了30多年的艰... 详细信息

建设马克思主义学院是中国高校的伟大创举,也是高等教育改革的标志性成果。高校马克思主义学院从建立至今,紧紧围绕“为什么建设马克思主义学院、建设什么样的马克思主义学院、怎样建设马克思主义学院”这个根本问题,进行了30多年的艰辛探索和有效实践,深刻洞悉了马克思主义学院建设的一般样态,准确把握了新时代高校马克思主义学院发展的主题、主线和定位。解答新时代马克思主义学院高质量发展的难题,需要坚持守正创新、厘定建设任务、完善支撑体系、夯实发展计划的实现理路。

关键词：高校马克思主义学院发展历程样态设计实现理路

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论邓小平现代化话语体系的内在逻辑

中州学刊 2024年第8期 14-21页

作者：刘吕红毛磊郑州大学马克思主义学院河南郑州450001

邓小平现代化话语体系作为用“中国理论”阐释“中国实践”的原创理论成果,内嵌于中国现代化话语体系与叙事体系,成为建构体现中国特色性、中国主体性的现代化自主知识体系的重要标识。探讨与揭示邓小平现代化话语体系的内在逻辑需聚焦... 详细信息

邓小平现代化话语体系作为用“中国理论”阐释“中国实践”的原创理论成果,内嵌于中国现代化话语体系与叙事体系,成为建构体现中国特色性、中国主体性的现代化自主知识体系的重要标识。探讨与揭示邓小平现代化话语体系的内在逻辑需聚焦四大方面:从内容逻辑看,沿循“立足点—突破点—着眼点—关键点”基本思路,呈现在推进中国特色社会主义实践场域、创新社会主义经济范式、立足人民中心立场、发展生产力根本遵循中展开“三步走”“社会主义市场经济”“小康之家”“共同富裕”“一个中心,两个基本点”的现代化叙事。从价值逻辑看,依循“人民—国家—民族—人类”基本立场,围绕“人民美好生活”“社会主义现代化国家”“实现民族复兴”“人类文明发展”展开现代化叙事。从方法逻辑看,按照“历史—比较—哲学—整合”方法思路,基于“历史—任务”主题遵循、“共性—个性”范式特征、“唯物辩证法”运思逻辑、“官方—民间”上下结合展开现代化叙事。从实践逻辑看,依据“本体—主体—载体”的建构思路,坚持马克思主义现代化思想的根本指导,以夯实中国现代化的话语导向;推进党的领导和人民参与的协同发力,以深化中国现代化的话语阐释;创新现代化话语叙事理路,以拓展中国现代化的话语价值。

关键词：现代化话语体系现代化叙事中国自主知识体系

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学习迁移的不同范式及其整合促进策略

上海教育科研 2024年第4期 29-34页

作者：吕红梅北京教育学院 100011

学生能够将所学迁移到不同的情境是教育教学的核心目标,但有效的迁移实际上很难发生,需要对其过程机制进一步探讨。基于图式归纳、情境、迁移倾向的三种迁移范式,从不同的视角对学习迁移发生的内在机制进行了阐释。通过对三种迁移范式... 详细信息

学生能够将所学迁移到不同的情境是教育教学的核心目标,但有效的迁移实际上很难发生,需要对其过程机制进一步探讨。基于图式归纳、情境、迁移倾向的三种迁移范式,从不同的视角对学习迁移发生的内在机制进行了阐释。通过对三种迁移范式及各自侧重点的分析比较,提出迁移的本质是动态的、生态化的,需采取多元的视角,实现不同迁移范式的有机整合,并对相应的教育教学策略进行了讨论。

关键词：学习迁移范式图式归纳情境迁移倾向

中华人民共和国成立初期工业化与城市化互动研究:一个探讨中国式现代化开启的新视角

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思想战线 2024年第5期50卷 126-137页

作者：刘吕红毛磊郑州大学马克思主义学院河南郑州450001

中国式现代化开启问题是一个原命题,是整体性理解中国式现代化的根本问题。工业化与城市化作为现代化核心内容,构成了中国式现代化研究的重要议题。中国式现代化是立足中国实际、符合中国特色的自主创造,突破了对西方工业化、城市化道... 详细信息

中国式现代化开启问题是一个原命题,是整体性理解中国式现代化的根本问题。工业化与城市化作为现代化核心内容,构成了中国式现代化研究的重要议题。中国式现代化是立足中国实际、符合中国特色的自主创造,突破了对西方工业化、城市化道路和传统苏联模式的模仿与依赖,体现出中国方式推进现代化的自主性。聚焦中华人民共和国成立初期,基于工业化与城市化互动发展叙事逻辑,探讨中国式现代化开启的自主性问题,需要科学界定“现代化”“工业化”“城市化”等核心概念,澄清“现代化等于工业化”“现代化等于西方化”“工业化等于城市化”等认识上的理论误区,明确研究前提。这需要厘清当时中国共产党对“工业化”认识的中国化解读,以及国民经济恢复时期党对苏联式工业化道路的借鉴、社会主义改造时期党对中国式工业化道路的确立,以揭示“生产城市”为主导的城市化建设目标、“生产服务”为原则的城市化建设性质、“生产管理”为导向的城市化建设要求,还原历史真相。也需要探讨工业化与城市化互动发展何以可能、何以呈现、何以指向等关键问题,释证互动逻辑。还需要创造自主的知识体系,构建中国式现代化视域下工业化与城市化互动发展新范式,开辟人类新型工业文明、城市文明。

关键词：中华人民共和国成立初期工业化城市化自主性中国式现代化

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档案中的清末什刹海公园筹建始末

北京档案 2024年第6期 74-76页

作者：吕红梅北京联合大学应用文理学院

什刹海,毗邻北京中轴线,包括前海、后海和西海(又称积水潭)三个水域及临近地区,是一处具有开阔水面的开放型景区,也是北京城内面积最大、风貌保存最完整的一片历史街区。什刹海因其文化内涵丰富、风景秀丽,四季游人如织,成为著名的旅游... 详细信息

什刹海,毗邻北京中轴线,包括前海、后海和西海(又称积水潭)三个水域及临近地区,是一处具有开阔水面的开放型景区,也是北京城内面积最大、风貌保存最完整的一片历史街区。什刹海因其文化内涵丰富、风景秀丽,四季游人如织,成为著名的旅游文化地标。实际上,什刹海作为旅游休闲观光区的建设构想早在清末就开始了,翻阅档案我们可以一窥清末什刹海公园的筹建始末。

关键词：北京中轴线休闲观光历史街区什刹海文化地标积水潭档案北京城