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基于预偏场估计的活动轮廓模型的算法研究

基于预偏场估计的活动轮廓模型的算法研究

作者：董斌苏州大学

学位级别：硕士

图像分割是图像处理领域中的重要研究课题,它可以将图像中的指定区域从背景中检测出来,为后续的目标识别与特征分析打下了基础。基于水平集方法的活动轮廓模型是近几十年来最具代表性的图像分割方法,也是目前图像分割方法的研究热点。... 详细信息

图像分割是图像处理领域中的重要研究课题,它可以将图像中的指定区域从背景中检测出来,为后续的目标识别与特征分析打下了基础。基于水平集方法的活动轮廓模型是近几十年来最具代表性的图像分割方法,也是目前图像分割方法的研究热点。由于边界模糊、灰度不均匀等问题,会给基于活动轮廓模型的图像分割带来一定的困难。引入偏场的概念使得活动轮廓模型对于一些复杂的图像,特别是灰度不均匀的图像,有了新的解决方向。传统的偏场活动轮廓模型主要存在以下几个问题:对不一致的光照图像比较敏感、对局部区域灰度不均分割效果不佳、无法分辨出图像中的一些虚假的目标。此外还有计算速度慢、初始鲁棒性差等问题。基于偏场的活动轮廓模型在分割精度和分割速度上均有很大的提升空间。针对上述问题,本文对算法和模型进行了如下改进:一、优化聚类算法。介绍了两种聚类算法,在标准Kmeans++聚类算法和模糊c均值（FCM）聚类算法的基础上,添加了一个预处理过程,使得聚类结果无需跟随曲线演化反复计算,有效提高了算法的收敛速度。与传统偏场活动轮廓模型有所不同的是,本文提出的模型将改进算法的聚类结果（即聚类中心）添加到活动轮廓模型中,可以用于偏场估计值或是拟合常数的计算,计算结果比传统的偏场模型更加精确。二、基于预偏场估计的活动轮廓模型。该模型提出了新的偏场计算方法,使用优化Kmeans++聚类算法计算聚类中心,将结果作为偏场估计值,添加到活动轮廓模型中。这一计算过程在迭代之前完成计算,使得偏场估计值无需在水平集迭代过程中反复更新。新的距离规则函数和平均值滤波函数在保证分割精确度的前提下提高了模型参数的鲁棒性。新的变分水平集函数限制了数据驱动项并改善了函数图像的斜率,提高了模型对初始轮廓和噪声的鲁棒性。相比传统的区域型活动轮廓模型和偏场模型,本模型在分割速度和精确度上均有优势。三、基于预拟合函数和偏场校正的活动轮廓模型。该模型用优化聚类算法预计算局部拟合函数,计算结果用来拟合偏场模型中的真实图像。相比传统的活动轮廓模型,该模型定义的预拟合函数无需在迭代中重复更新。梯度函数的优化以及自适应函数的应用使得轮廓线更光滑,并且可以进行选择性分割目标。由于过去的偏场模型中真实图像分量用常数来近似拟合,因此该模型具有比传统偏场模型更高的分割精度。实验结果和讨论部分证明了上述优化和模型的有效性。本文提出的两个改进偏场活动轮廓模型对灰度不均匀图像可以得到理想的分割结果,同时能够处理复杂自然图像和强噪声图像。和传统区域型活动轮廓模型、偏场模型相比,所提出的第一个模型改善了分割精确度,并具有更快的分割速度。第二个模型进一步提高了分割精度,同时可以应用到核磁共振图像的偏场校正当中。

关键词：图像分割活动轮廓模型偏场水平集函数灰度不均匀

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脉冲偏场作用下硬泡形成的规律

河北师范大学学报(自然科学版) 1979年第Z1期 18-23页

作者：聂向富

本文叙述了用低频脉冲偏场产生磁泡时硬泡形成的一些实验规律,为探索BLoch线大量形成的机理提供了一些线索。实验发现形成的硬泡在所产生的磁泡总数中的百分比P随脉冲偏场强度H;的增加而近于指数规律地减少。实验还发现存在一临界脉冲... 详细信息

本文叙述了用低频脉冲偏场产生磁泡时硬泡形成的一些实验规律,为探索BLoch线大量形成的机理提供了一些线索。实验发现形成的硬泡在所产生的磁泡总数中的百分比P随脉冲偏场强度H;的增加而近于指数规律地减少。实验还发现存在一临界脉冲偏场强度Hp;,当Hp>Hp;时形成的磁泡全部为软泡。基于这一规律就可以对尚未抑制硬泡的磁泡材料作较精确的静态特性参数测量（如H;,d;,H;,d;和4πM等。）。

关键词：偏场硬泡临界脉冲低频脉冲磁泡材料磁存贮材料

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脉冲偏场作用下硬磁泡的形成

物理学报 1980年第2期 241-246页

作者：刘英烈聂向富韩宝善中国科学院物理研究所河北师范大学物理系

对低频脉冲偏场产生磁泡的过程中硬磁泡的形成条件进行了实验研究。发现硬磁泡的百分比ρ随着脉冲偏场强度的增加而迅速减小,同时发现存在一临界脉冲偏场强度Hpo,当Hp≥Hpo时,所产生的磁泡都是软磁泡。

关键词：磁泡低频脉冲偏场场强度

基于预拟合偏场主动轮廓模型的图像分割算法研究

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基于预拟合偏场主动轮廓模型的图像分割算法研究

作者：雷宇苏州大学

学位级别：硕士

作为数字图像处理的一项重要的预处理步骤,图像分割的准确性会影响到图像后续的目标识别和特征分析。鉴于图像分割的重要性,研究人员提出了针对图像目标的分割算法。在这些分割算法中,主动轮廓模型以其成熟的变分理论和优秀的分割表现,... 详细信息

作为数字图像处理的一项重要的预处理步骤,图像分割的准确性会影响到图像后续的目标识别和特征分析。鉴于图像分割的重要性,研究人员提出了针对图像目标的分割算法。在这些分割算法中,主动轮廓模型以其成熟的变分理论和优秀的分割表现,成为近些年来学者们研究的热门。然而在数字图像中,常存在成像设备、光照条件以及复杂背景信息引起的灰度不均(又称偏场)。传统的图像分割方法在分割灰度不均图像时极易受到偏场的干扰,这种干扰会影响到对图像中目标的精确分割。针对上述问题,本文提出了一种新的预拟合偏场主动轮廓模型的图像分割方法。与过往提出的偏场主动轮廓模型不同,本文在图像的偏场信息和梯度信息的基础上构建能量泛函,能够做到对目标物体快速精准的分割。本文的主要创新点包括以下几个方面:(1)优化偏场计算的方法。分析图像乘性模型中对偏场的假设,采用局部灰度均值算法来近似拟合图像的偏场。局部灰度均值算法计算复杂度低,能够在耗费较少CPU时间的情况下近似拟合图像的偏场。实验结果表明,该方法不仅能有效校正图像的偏场,还能获得精确的图像分割结果。(2)基于预拟合偏场构建能量函数。利用计算好的预拟合偏场构建主动轮廓模型能量项。由于偏场的计算在轮廓线演化前完成,因此不需要在迭代过程中更新偏场,曲线演化的速度得到显著提升。(3)在基于预拟合偏场构建的能量函数的基础上,嵌入新的边缘指示函数。改进后的能量函数让演化曲线在远离目标物体边界时加快演化速率,靠近目标边缘时减缓演化速率,提升了模型的分割准确性。(4)优化梯度下降流方程和规则化水平集函数的方法。通过优化梯度下降方程,既调节了数据驱动项的幅度,又平滑了数据驱动项的函数曲线,保证了轮廓线演化的稳定性。此外,提出的新的规则项能够在水平集函数迭代过程中维持符号距离特性,纠正错误的演化趋势,进一步确保模型在分割效率和精度上的优势。根据以上创新点建立的模型能够高效准确地分割灰度不均图像中的目标,在不同种类测试图像上的分割结果表明本文模型不仅能克服偏场的干扰,同时还有着良好的抗噪声能力和初始轮廓鲁棒性。

关键词：图像分割主动轮廓模型偏场水平集灰度不均

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反铁电多层电容器陶瓷材料的研究

天津大学学报 1988年第1期 37-41页

作者：袁启明王裕斌天津大学材料科学与工程系

研究了反铁电材料用于制造高质量的偏场稳定的多层电容器的途径。对PLZT系统组成8/80/20、9/80/20,12/70/30,13/70/30的介电常数偏场特性,介电常数温度特性进行了测定,并测量了T_c与偏场的关系。实验结果表明,反铁电—顺电相界附近的组... 详细信息

研究了反铁电材料用于制造高质量的偏场稳定的多层电容器的途径。对PLZT系统组成8/80/20、9/80/20,12/70/30,13/70/30的介电常数偏场特性,介电常数温度特性进行了测定,并测量了T_c与偏场的关系。实验结果表明,反铁电—顺电相界附近的组成稳定性比反铁电—铁电相界附近的更好。得到了室温ε为2500,tanδ为0.015,直流偏场为4KV/mm时ε变化率<8%,室温至90℃容量变化率<8%的材料。可以用于多层电容器。

关键词：反铁电陶瓷 PLZT系统偏场相界

表面效应对偏场下介电高弹体表面波传播的影响

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应用数学和力学 2015年第2期36卷 119-127页

作者：周伟建陈伟球浙江大学工程力学系杭州310027

采用表面薄层模型考察偏场下介电高弹体的表面效应,针对不同边界情形,建立一阶等效边界条件.基于有限变形电弹性体的线性增量理论,利用Stroh公式和Ting方法,给出等效边界条件的严格推导过程.进一步利用Stroh公式,获得了偏场下具有表面... 详细信息

采用表面薄层模型考察偏场下介电高弹体的表面效应,针对不同边界情形,建立一阶等效边界条件.基于有限变形电弹性体的线性增量理论,利用Stroh公式和Ting方法,给出等效边界条件的严格推导过程.进一步利用Stroh公式,获得了偏场下具有表面效应的介电高弹体中表面波的频散方程.以可压缩Neo-Hookean介电高弹体为例,分析了表面效应对预变形和电学偏场作用下的介电高弹体表面波传播特性的影响.结果表明,通过施加适当的偏场,可以调控和优化纳米声表器件的性能.

关键词：介电高弹体表面效应偏场 Love波 Rayleigh波

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圆柱壳中圆盘状晶体压力传感器的厚度剪切振动

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应用数学和力学 2006年第6期27卷 663-668页

作者：胡元太崔之健蒋树农杨嘉实中南大学土木建筑学院力学与传感技术研究所长沙410083 华中科技大学力学系内布拉斯加大学工程力学系

以电弹性体中叠加于偏场之上的小增量场理论为基础,研究了固定在圆柱壳中的圆盘状晶体谐振器的厚度剪切振动问题,得到了环境压力所诱导的谐振器频率漂移的表达式,该表达式可用于指导压力传感器的优化设计.数值结果表明:频率漂移与环境... 详细信息

以电弹性体中叠加于偏场之上的小增量场理论为基础,研究了固定在圆柱壳中的圆盘状晶体谐振器的厚度剪切振动问题,得到了环境压力所诱导的谐振器频率漂移的表达式,该表达式可用于指导压力传感器的优化设计.数值结果表明:频率漂移与环境压力成正比,并且外壳的刚度越小或者压电晶片与外壳厚度之比越小,则压力传感器的灵敏度越高.

关键词：压力传感器谐振器偏场增量场频率漂移

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Tb-Dy-Fe单晶的磁致伸缩效应及其在微位移致动器中的应用研究

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Tb-Dy-Fe单晶的磁致伸缩效应及其在微位移致动器中的应用研究

作者：王昌武汉理工大学

学位级别：硕士

磁致伸缩是一种磁—机械耦合现象，以Tb-Dy-Fe为代表的稀土超磁致伸缩材料，其伸缩量为普通压电陶瓷的30-50倍，响应时间低于10.6秒，是理想的位移致动材料。常规的磁致伸缩型微位移致动器大多采用多晶或具有孪晶结构的磁致伸缩材料作... 详细信息

磁致伸缩是一种磁—机械耦合现象，以Tb-Dy-Fe为代表的稀土超磁致伸缩材料，其伸缩量为普通压电陶瓷的30-50倍，响应时间低于10.6秒，是理想的位移致动材料。常规的磁致伸缩型微位移致动器大多采用多晶或具有孪晶结构的磁致伸缩材料作为驱动单元，由于晶界和孪晶界对畴壁的移动具有阻碍作用，其低场下的位移输出较小，调控精度受到很大影响。在这类致动器中，一般需设计复杂的强制水冷结构，因而大大限制了微位移致动器的应用。近年来，武汉理工大学发明了利用磁悬浮冷坩埚提拉稀土—铁超磁致伸缩单晶材料的技术，攻克了长期困扰材料制备的污染和孪晶两大难题，制备出具有优异性能的Tb-Dy-Fe单晶。单晶材料消除了晶界对畴壁移动的影响，具有很好的低场下的位移输出能力，这为微位移致动器的研制奠定了很好的基础。本论文在充分研究Tb-Dy-Fe单晶材料的微致动效应的基础上，以高性能的Tb-Dy-Fe单晶为核心驱动单元，通过对超磁致伸缩致动器中磁路系统的优化设计，以永磁材料形成的偏场和线圈产生的激励磁场构成超磁致伸缩棒的致动磁场，研究了永磁偏场的和激励磁场对致动器工作特性的影响，优化了它们的设计参数，从而可以最大限度减少“死区”，获得最佳的工作区间;为了防止致动器的热效应，设计了高效的隔热层;在超磁致伸缩致动器的机构研究中，分析了预应力对致动器工作特性的影响，通过特性测试，发现了最佳的预应力参数;研制了为致动器励磁线圈提供稳定电流的数控电源，它可以按数据规定的值输入相应的电流，而且可以选择工作方式和电流范围，脉冲工作方式可以最大减少线圈发热，从而减少测量误差;探索了两种测微放大系统，其中杠杆式测微放大系统可以使测量精度显著提高，最小位移分辨率可以达到纳米级别。所研制磁致伸缩型纳米微位移致动器，其最大位移输出范围：30—40μm;最小位移分辨率：≤30nm;重复精度：±2nm，而且整个致动器省弃了复杂的水冷装置，简化了结构，缩小了尺寸，显示了良好的应用前景。

关键词：磁致伸缩微位移致动器 Tb-Dy-Fe单晶预应力偏场

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基于水平集的图像分割技术研究

基于水平集的图像分割技术研究

作者：李婉茹福建师范大学

学位级别：硕士

作为数字图像处理的重要组成部分,图像分割一直受到不少国内外学者们的关注。一方面,特定类的图像往往存在丰富的信息,通过相机等设备获得的图片可能受到污染,光线不均匀的影响,人工对其进行分割非常困难,这是图像分割难的问题之一;另... 详细信息

作为数字图像处理的重要组成部分,图像分割一直受到不少国内外学者们的关注。一方面,特定类的图像往往存在丰富的信息,通过相机等设备获得的图片可能受到污染,光线不均匀的影响,人工对其进行分割非常困难,这是图像分割难的问题之一;另一方面,由于现存的图像方法具有针对性,没有统一方法,所以分割结果出现了分割时间慢,分割不准确等诸多的问题,这也是图像分割发展慢的因素之一。水平集方法由于其容易形成拓扑变化,稳定性好,并且以严谨的数学理论作为支撑,使得其在图像分割中得到的广泛的应用。利用水平集的优缺点,结合其他理论,本文以提高分割的稳定性和减少时间复杂性为目的,在不同背景下基于水平集方法提出了不同的算法,对基于水平集的分割方法进行了研究,主要的内容和创新点如下:1.针对含有噪声图像难分割的问题,本文提出一种基于区域信息的水平集噪声图像分割算法。该模型首先把基于LCK模型(Local Correntropy based K-Means)的核函数进行改进,根据图像的梯度信息构造基于局部信息的速度函数,在进行演化曲线时先把图像中含有的一些噪声点过滤掉,然后结合局部拟合LIF(Local Image Fitting)模型得到最终模型。最后针对含有噪声图像进行分割,该模型与LCK模型,LIF模型相比,分割准确性要远远高于LCK模型和LIF模型的分割准确性。2.针对含有弱边界图像过分割的问题,本文提出一种基于偏场的水平集图像快速分割算法。该模型首先用偏场理论模拟原始图像,然后把距离正规化(Regularized Level Set Evolution,DRLSE)模型中的速度函数进行改进,减少演化时间,然后将图像的局部统计信息结合到全局信息CV(Chan-Vese)方法中。最后结合图像的CV模型和图像DRLSE模型而建立新的能量函数,把新的能量函数嵌入到水平集框架中,得到最终改进的分割模型--PBCV(Proposed Bias Chan Vese)模型。改进速度函数减少时间的演化,偏场理论纠正了图像的偏差信息,进一步模拟原始图像。PBCV模型不仅能加快轮廓曲线的收敛速度,而且可以处理那些灰度不均匀或者模糊的图像。最后对合成图像和真实图像进行分割,PBCV模型不仅比其它模型的分割效果较好,而且分割精度和分割速度也远远高于其他几种模型。3.针对含有复杂背景对图像分割的干扰问题,本文提出一种基于显著性区域检测和水平集的图像快速分割算法。该模型提出了一种新的能量函数,首先根据元胞自动机显著性模型来选择图像的最佳显著性区域,这有助于生成图像的初始边界曲线。然后使用DRLSE模型和局部拟合信息构造新的能量函数指导曲线的演化。最后,图像分割由改进的水平集模型完成。针对背景复杂的图像做实验。实验结果表明,改进的模型对图像分割所需的平均时间大大减少。与DRLSE模型相比,本文提出的算法不仅收敛时间更短,而且分割的准确度更高。

关键词：图像分割显著性检测距离正规化元胞自动机偏场