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基于模糊聚类的图像分割方法研究

基于模糊聚类的图像分割方法研究

作者：赵宪强山东师范大学

学位级别：硕士

图像分割是计算机视觉理论中层次低但非常重要的研究内容，层次较高的特征提取与目标识别都以图像分割作为基础，因此图像分割质量的好坏将直接影响到后续的特征提取和目标识别。图像分割的基本目标是提取图像中对后续工作有意义的部分... 详细信息

图像分割是计算机视觉理论中层次低但非常重要的研究内容，层次较高的特征提取与目标识别都以图像分割作为基础，因此图像分割质量的好坏将直接影响到后续的特征提取和目标识别。图像分割的基本目标是提取图像中对后续工作有意义的部分，如图像中连续的区域、物体的边缘等。把聚类算法应用到图像分割中是较早被研究者提出的方法，而引入模糊集理论的模糊聚类算法更是结合了两者优势的经典方法，其中最有代表性的就是模糊C均值聚类（FCM）算法。它作为一种无监督的模糊聚类方法，避免了算法实现过程中的人为干预，尤其在处理存在模糊性的数字图像中时，更能发挥出模糊数学的作用。这类方法己经得到深入和系统的研究，并且成功应用在图像分割、目标识别、医学诊断、数据挖掘等领域。本文首先综合介绍了图像分割的基本概念和几种典型的图像分割方法，其中重点介绍了结合了模糊理论和聚类方法的模糊聚类方法的理论基础，对模糊C均值聚类算法的推导过程和用于图像分割时的具体执行步骤做了详细的表述。由于标准的基于FCM的图像分割方法仍然存在固有的缺陷，如运算复杂、初始聚类中心需要人为指定并且在一定程度上影响着聚类结果、平滑因子m的选取缺乏理论指导、对图像灰度分布不均衡的情况分割效果差等。其中由于在聚类的过程中使用了仅考虑像素灰度特征的欧式距离作为相似度距离，因此，在处理含噪声的图像时，使用标准的FCM图像分割方法分割的图像不能令人满意。本文针对这一问题，根据邻域均值滤波和中值滤波有效处理图像噪声的原理，提出了一种新的相似度距离计算方法，充分考虑了像素的灰度信息和邻域信息，实验结果表明，该方法在分割图像时能有效地减少噪声的干扰。要减少分割过程中噪声的干扰，提高算法抵制噪声的能力，进一步提高图像分割的效果，有效地结合和使用空间信息是关键问题。本文提出了一种自适应的模糊C均值聚类图像分割方法，充分利用像素的空间位置信息，结合模糊推理系统将被分割像素进行分类，针对不同类别的像素自适应地采用合适的相似度距离进行聚类。通过对多幅人工合成图像和自然图像分割的实验，证明了本文的改进方法与传统的FCM算法相比具有更强的抗噪性和更高的分割精度。

关键词：图像分割模糊聚类模糊C均值聚类 FCM 空间信息

浅圆仓砂土地基中静压单桩沉桩和承载力特性研究

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河南工业大学学报（自然科学版） 2023年第2期44卷 113-118页

作者：刘海军肖昭然赵宪强河南工业大学土木工程学院河南郑州450001 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210029 河海大学土木与交通学院江苏南京210024

为探究浅圆仓中静压桩沉桩及承载力特性,采用大型模型试验方法,还原了单桩沉桩和静载荷试验过程,分析了桩长、桩尖角对沉桩及承载力特性的影响。结果表明:静压单桩沉桩力学机制与桩尖角和桩长有关,且桩长对其影响较大;沉桩端阻力占终压... 详细信息

为探究浅圆仓中静压桩沉桩及承载力特性,采用大型模型试验方法,还原了单桩沉桩和静载荷试验过程,分析了桩长、桩尖角对沉桩及承载力特性的影响。结果表明:静压单桩沉桩力学机制与桩尖角和桩长有关,且桩长对其影响较大;沉桩端阻力占终压桩力的比例高达80%,且存在沉桩极值深度为25D(D为模型桩的直径);沉桩挤密作用导致桩周侧压力随深度增加而逐渐趋近于被动土压力,但随着桩长增加相同埋深位置的桩周侧压力存在“退化”现象;单桩极限承载力随着桩尖角和桩长增加而增大,且为沉桩终压桩力1.04倍。研究结果对浅圆仓砂土地基中静压单桩设计和沉桩施工提供了理论依据。

关键词：浅圆仓静压桩沉桩承载力模型试验

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砂土地基中静压桩桩体回弹和复压特性分析

建筑结构学报 2022年第7期43卷 301-310页

作者：刘海军肖昭然赵宪强赵文才吕清显河南工业大学土木工程(建筑)学院河南郑州450001 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 河海大学土木与交通学院江苏南京210024 河南省建科基础工程有限公司河南郑州450000 中铁建设集团有限公司北京100040

明确静压桩回弹和复压特性有利于提高静压沉桩质量及其经济性。为此,采用室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩,考虑沉桩速率、桩长和卸荷速率,分析静压桩卸荷过程中桩体回弹量、桩周侧压应力、桩端残余应力和单桩极限承载力的变化规律... 详细信息

明确静压桩回弹和复压特性有利于提高静压沉桩质量及其经济性。为此,采用室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩,考虑沉桩速率、桩长和卸荷速率,分析静压桩卸荷过程中桩体回弹量、桩周侧压应力、桩端残余应力和单桩极限承载力的变化规律。并对比分析了复压前与复压后桩体回弹量、桩周侧压应力和桩体极限承载力的变化。结果表明:桩体回弹量主要与桩长有关,桩体回弹量约为桩长的0.4%,并随沉桩速率和卸荷速率增加而增大,且卸荷速率的影响程度大于沉桩速率。建立了桩体回弹量随时间变化的双曲线模型,较好地反映了卸荷过程中桩体回弹量随时间的变化规律。提出了卸荷后桩周侧压应力计算的修正被动土压力计算式,其计算结果显著优于被动土压力公式计算结果。沉桩速率和卸荷速率引起的极限承载力差异最高可达12%,建议以沉桩终压力的1.04倍进行桩体极限承载力估算。复压的主要作用是提高桩周侧压应力,且桩周侧压应力约提高50%,桩体承载力提高幅度约为10%,故实际工程中应关注复压施工质量,以有效提高桩体极限承载力。

关键词：静压桩桩体回弹模型试验复压特性承载力特性桩周侧压应力

砂土地基中静压桩沉桩及其承载特性室内试验研究

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建筑结构学报 2022年第11期43卷 294-302页

作者：肖昭然王艳林赵宪强蒋敏敏赵文才河南工业大学土木工程学院河南郑州450001 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 河海大学土木与交通学院江苏南京210024 河南省建科基础工程有限公司河南郑州450000

静压沉桩过程中沉桩阻力计算是桩机选型的关键,而目前对沉桩阻力计算方法尚未统一,且沉桩过程中引起的桩周侧压应力分布规律尚不明确。为此,通过室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩,研究沉桩速率和桩长对静压沉桩过程中沉桩阻力、沉桩... 详细信息

静压沉桩过程中沉桩阻力计算是桩机选型的关键,而目前对沉桩阻力计算方法尚未统一,且沉桩过程中引起的桩周侧压应力分布规律尚不明确。为此,通过室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩,研究沉桩速率和桩长对静压沉桩过程中沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力的影响。结果表明:沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力主要与桩长有关,沉桩端阻力与沉桩阻力之比随着沉桩深度增加而减小,但在沉桩深度为12倍桩径位置的沉桩端阻力占沉桩阻力的比例仍高达75%;桩周侧压应力随着埋深增加逐渐趋近于被动土压力,其主要与沉桩对土体挤密作用有关,且增加桩长和降低沉桩速率均可改善沉桩挤密作用;桩周侧压应力存在显著的“退化”现象,并与沉桩过程和桩体回弹有关。此外,基于太沙基极限承载力理论建立了沉桩阻力拟合计算式,并结合朗肯被动土压力理论,提出了桩周侧压应力计算的朗肯被动土压力修正计算公式,可用于静压桩沉桩完成后的桩周侧压应力计算。

关键词：桩基础砂土地基静压桩模型试验沉桩阻力桩周侧压应力

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新课改下高中数学函数教学浅谈

课程教育研究 2016年第3期 133-134页

作者：赵宪强广西田东县实验高级中学

在高中数学函数教学过程中,为了迎合新课改实施标准和要求,高中数学教师进行不断的改革创新,改变原有传统教学理念的同时,实施改进措施。结合作者多年教学经验,本文针对高中数学函数教学方面进行探究,试图找到提升高中函数教学质量的对... 详细信息

在高中数学函数教学过程中,为了迎合新课改实施标准和要求,高中数学教师进行不断的改革创新,改变原有传统教学理念的同时,实施改进措施。结合作者多年教学经验,本文针对高中数学函数教学方面进行探究,试图找到提升高中函数教学质量的对策建议。

关键词：高中数学函数教学新课改创新传统教学探究对策建议

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高中数学分层教学探析

新课程研究（下旬） 2016年第1期 85-86页

作者：赵宪强广西田东县实验高级中学

高中数学教学是一种知识的深入学习。随着具体知识内容的深度加大,涉及的范围也更加广泛,对学生的能力要求、水平比较高。高中数学教学观念和教学水准一直受到广泛关注和重视,其重要性不言而喻。文章对高中数学分层教学方法进行了分析,... 详细信息

高中数学教学是一种知识的深入学习。随着具体知识内容的深度加大,涉及的范围也更加广泛,对学生的能力要求、水平比较高。高中数学教学观念和教学水准一直受到广泛关注和重视,其重要性不言而喻。文章对高中数学分层教学方法进行了分析,并提出了具体的应用措施。

关键词：高中数学教学分层教学意义方法

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桩长对桩与桩相互作用影响的试验研究

长江科学院院报 2019年第9期36卷 110-114,120页

作者：张帅肖昭然赵宪强蒋敏敏郑州市轨道交通有限公司郑州450002 河南工业大学土木建筑学院郑州450001 南京水利科学研究院岩土工程研究所南京210029 河海大学土木与交通学院南京210098

为明确桩长对静压沉桩全过程中桩与桩之间相互作用产生影响的机理,通过室内模型试验,在中密实砂土中以2倍桩径为间距沉入双桩,研究了桩长对端阻力、卸除顶压后的桩周土压力以及双桩承载力特性的影响。结果表明:沉入过程中先沉桩和后沉... 详细信息

为明确桩长对静压沉桩全过程中桩与桩之间相互作用产生影响的机理,通过室内模型试验,在中密实砂土中以2倍桩径为间距沉入双桩,研究了桩长对端阻力、卸除顶压后的桩周土压力以及双桩承载力特性的影响。结果表明:沉入过程中先沉桩和后沉桩的压入端阻力均随沉桩深度的增加而近似线性增大,当桩长(沉桩完成后沉入的总长度)为600 mm时,后沉桩仅比先沉桩的端阻力高0.2%左右,即此深度处2根桩的压桩端阻力基本达到极值;后压桩沉入前先沉桩的桩周土压力为后沉桩的90%左右,而后沉桩卸除顶压后先沉桩的桩周土压力总体为后沉桩的2~3倍,且随土压力盒埋深的增加而增大;相同深度桩周土压力均随桩长增大而降低;单桩试验时桩体极限承载力略高于先沉桩极限承载力2%~5%,提高的幅度随桩长增加而降低;不考虑桩间土作用双桩系统极限承载力约为单桩试验时极限承载力的2倍。研究成果对于进一步明确桩与桩相互作用机理和改善双桩承载力特性等均具有重要的工程意义。

关键词：桩基础静压桩端阻力桩周土压力承载力桩与桩相互作用模型试验

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和牛改良和饲养管理技术的推广应用

现代畜牧科技 2022年第3期41卷 57-59页

作者：朱贵王佳朱志琼赵宪强黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院黑龙江齐齐哈尔161005 龙江县畜牧服务中心黑龙江齐齐哈尔161000 龙江元盛食品有限公司黑龙江齐齐哈尔161000

和牛与荷斯坦牛杂交生产高端雪花牛肉,在日本已得到广泛应用,效果较为理想。在国内没有大规模投入生产,处于空白。龙江县和杜蒙县的实践证明,和牛改良和饲养管理技术是成功的,可以大规模推广应用,以解决国内生产高端雪花牛肉品种匮乏的... 详细信息

和牛与荷斯坦牛杂交生产高端雪花牛肉,在日本已得到广泛应用,效果较为理想。在国内没有大规模投入生产,处于空白。龙江县和杜蒙县的实践证明,和牛改良和饲养管理技术是成功的,可以大规模推广应用,以解决国内生产高端雪花牛肉品种匮乏的问题。高档肉牛产业化,涉及很多环节,其中规模改良和饲养管理技术推广是重要的两个环节。

关键词：和牛改良饲养管理技术推广

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一种自适应的模糊C均值聚类图像分割方法

微型机与应用 2012年第20期31卷 33-35页

作者：赵宪强王希常刘江山东师范大学信息科学与工程学院山东济南250014 山东山大欧玛软件有限公司数据研究中心山东济南250010

针对传统的模糊C均值聚类算法(FCM)在图像分割中对噪声十分敏感这一局限性,提出一种自适应的FCM图像分割方法。该方法充分考虑图像像素的灰度信息和空间信息,根据像素的空间位置自适应地计算一个合适的相似度距离来进行聚类分割图像。... 详细信息

针对传统的模糊C均值聚类算法(FCM)在图像分割中对噪声十分敏感这一局限性,提出一种自适应的FCM图像分割方法。该方法充分考虑图像像素的灰度信息和空间信息,根据像素的空间位置自适应地计算一个合适的相似度距离来进行聚类分割图像。实验结果表明,与传统的FCM相比,该方法能显著提高分割质量,尤其是能提高对于图像噪声的鲁棒性和分割图像区域边缘的准确性。

关键词：图像分割模糊C均值空间信息