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记忆计算模型及其在图像边缘检测中的应用研究

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记忆计算模型及其在图像边缘检测中的应用研究

作者：杨辰宇电子科技大学

学位级别：硕士

忆阻元件包括忆阻器、忆容器和忆感器,具有存储和计算特性。记忆计算模型以忆阻元件为核心,具有传统模型不具备的性质,可应用于多个领域。但目前罕有记忆计算模型应用于图像边缘检测的相关文献。在此背景下,本论文以忆阻元件为基础,研... 详细信息

忆阻元件包括忆阻器、忆容器和忆感器,具有存储和计算特性。记忆计算模型以忆阻元件为核心,具有传统模型不具备的性质,可应用于多个领域。但目前罕有记忆计算模型应用于图像边缘检测的相关文献。在此背景下,本论文以忆阻元件为基础,研究了记忆计算模型。设计了两项新的记忆计算模型,即忆阻型滤波器模型和忆阻型遗传算法模型。并通过实现图像边缘检测来证明模型的可行性。具体的内容和创新如下:1.忆阻型滤波器建模研究将忆阻器和忆容器同时引入滤波器电路,设计的一类滤波器电路被称为忆阻型滤波器,包括忆阻型低通滤波器、忆阻型高通滤波器、忆阻型带通滤波器和忆阻型带阻滤波器。随后通过实验仿真证明其可行性。和其它滤波器（没有忆阻元件）比较,忆阻型滤波器具有时变性这一重要的特性,使得忆阻型滤波器在同一实现下能够满足不同的应用环境。2.忆阻型遗传算法建模研究使用忆阻网络来映射遗传算法,设计了忆阻型遗传算法模型,并通过后续的图像边缘检测算法来证明其可行性。具有存储和计算特性的忆阻器提供了电子器件和遗传基因之间的相似性关联,能有效实现遗传算法模型。同时,忆阻网络结构的可变性可以对应遗传算法模型的各种遗传操作。3.新型图像边缘检测算法仿真实现应用提出的两种记忆计算模型,设计了一种新型图像边缘检测算法。该算法采用忆阻型滤波器进行滤波预处理,抑制图像中的噪声,随后使用忆阻型遗传算法来实现图像边缘检测。实验结果验证了此算法的可行性并表现出不错的效果。随后对图像边缘检测算法进行了分析,讨论不同参数对算法性能的影响。

关键词：忆阻元件记忆计算滤波器遗传算法图像边缘检测

一种改进的图像边缘检测方法——Weighted CHNN

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微电子学与计算机 2011年第9期28卷 100-103,107页

作者：刘双强湖南工业大学科技学院湖南株洲412008

文中提出了一种改进的CHNN方法,称为Weighted CHNN(加权的CHNN,简称WCHNN)方法.该方法在CHNN神经网络元的n个连接上施加权值,可以通过各种局部搜索、优化算法,使用指定的样本输入、样本输出等方法来训练该WCHNN网络从而确定各权值,使得W... 详细信息

文中提出了一种改进的CHNN方法,称为Weighted CHNN(加权的CHNN,简称WCHNN)方法.该方法在CHNN神经网络元的n个连接上施加权值,可以通过各种局部搜索、优化算法,使用指定的样本输入、样本输出等方法来训练该WCHNN网络从而确定各权值,使得WCHNN在保留了CHNN的优点的同时,还可以根据不同的样本输入输出图像来调节边缘检测的灵敏度,从而提高检测结果质量并避免检测结果中出现边缘过宽的情况.实验结果表明,训练后的WCHNN网络,比起CHNN有着更低的边缘检测错误率,并可检出原来CHNN方法漏检的边缘.

关键词：图像边缘检测 CHNN 人工神经网络加权参数参数训练

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图像边缘检测技术分析

黑龙江科技信息 2015年第32期 64-65页

作者：潘长安泉州信息工程学院福建泉州362000

图像边缘检测技术是处理数字图像的重要内容之一,它包含了目标物体显示在图像上的主要信息。边缘就是指一组相连的像素的集合,这些像素周围的灰度具有显著的变化的部分。边缘检测技术是从图像中提取感兴趣的对象的边缘信息(要去除不需... 详细信息

图像边缘检测技术是处理数字图像的重要内容之一,它包含了目标物体显示在图像上的主要信息。边缘就是指一组相连的像素的集合,这些像素周围的灰度具有显著的变化的部分。边缘检测技术是从图像中提取感兴趣的对象的边缘信息(要去除不需要的信息),在图像的局部区域中针对像素点的一种运算,在图像的处理中有着重要的作用。因此边缘检测技术是分析图像和提取图像的主要内容的重要手段,在一些预处理的算法中有着重要的作用。在本文中首先分析了图像边缘检测技术的研究的意义和发展的现状,主要对边缘检测技术分析,主要是对边缘和梯度进行主要介绍,在接下来叙述各种经典的算子,比如Roberts算子,Sobel算子,Prewitt算子,Laplacian算子等,进一步了解这些算子的优缺点和适用性;在具体叙述传统的Canay边缘检测算法,并通过传统的Canay边缘检测算法进行不断改进,以更好的满足图像边缘的自动化检测以及检测的精确度等;最后总结图像边缘检测技术和未来的展望,随着科技的不断发展,图像边缘检测技术在生产和生活中起到的作用越来越重要。

关键词：图像边缘检测 Canay算法梯度算子

基于FPGA的实时彩色图像边缘检测系统设计

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基于FPGA的实时彩色图像边缘检测系统设计

作者：王海彦哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

边缘是图像的基本特征之一。作为数字图像处理技术的一个基础环节,图像边缘检测的质量往往决定着后续高层次图像处理的质量。图像边缘检测技术在社会生产和生活中应用越来越广泛。如何快速、准确提取图像边缘信息成为国内外研究的热点... 详细信息

边缘是图像的基本特征之一。作为数字图像处理技术的一个基础环节,图像边缘检测的质量往往决定着后续高层次图像处理的质量。图像边缘检测技术在社会生产和生活中应用越来越广泛。如何快速、准确提取图像边缘信息成为国内外研究的热点和难点。随着计算机技术和大规模集成电路技术的发展,图像处理系统正朝着小型化、多样化的方向发展。基于FPGA的边缘检测解决方案设计灵活、实时性好,能够满足人们对图像处理设备小型化、低成本的需求,有着很好的应用前景。研究基于FPGA的边缘检测解决方案有很大的现实意义。受FPGA运算能力的限制,现有的基于FPGA的图像边缘检测解决方案主要集中在基于算子的边缘检测方法,特别是改进Sobel算子和简化Canny算法两个方向。现有基于FPGA的边缘检测解决方案使得边缘检测处理速度得到了较大提升,但边缘检测的质量还有待提高,算法自适应性差。并且现有基于FPGA边缘检测方案多是针对灰度图像,而忽略了理论上包含更多边缘信息的彩色图像。针对以上问题,本文分析了经典边缘检测算法,用中值滤波、扩展的四方向算子模板、非极大值抑制来改进传统边缘检测算子,提高了边缘检测的图像质量;并采用基于梯度直方图二阶导数自动选取阈值的方案,增强了算子自适应能力。并将改进算法推广到彩色图像边缘检测,取得了良好的结果。本文设计了基于FPGA的实时图像处理系统,系统能够较好实现图像采集、存储和显示。并在此系统的基础上实现和验证了改进算法的并行运算电路。实验结果表明,本文基于FPGA的图像边缘检测方案在边缘检测质量、自适应性方面有了较大提升。总体来讲,本文是对FPGA技术在嵌入式图像处理领域应用的一次有益探索。

关键词： FPGA 图像边缘检测实时自适应彩色图像

基于顺序形态学的图像边缘检测快速算法的研究

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电子学报 2008年第11期36卷 2195-2199页

作者：赵继印徐艳蕾焦玉斌大连民族学院机电工程学院辽宁大连116600 吉林大学通信工程学院吉林长春130022 吉林农业大学信息技术学院吉林长春130118 装甲兵技术学院控制系吉林长春130117

图像边缘检测是图像处理的关键技术,边缘检测的结果直接决定了后续图像处理的性能.数字图像的边缘检测主要要求就是边缘定位准确,运算速度快.以此要求为依据,本文在深入研究了数学形态学和顺序形态学的基础上,提出了一种基于顺序形态学... 详细信息

图像边缘检测是图像处理的关键技术,边缘检测的结果直接决定了后续图像处理的性能.数字图像的边缘检测主要要求就是边缘定位准确,运算速度快.以此要求为依据,本文在深入研究了数学形态学和顺序形态学的基础上,提出了一种基于顺序形态学的优化边缘检测算法,该算法能够快速准确的提取图像的边缘,对于尺寸较大的图像效果尤为明显.通过仿真实验表明该算法是一种准确快速的边缘检测方法.

关键词：图像边缘检测顺序形态变换结构元素快速算法

基于contourlet模极大值的图像边缘检测

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铁道学报 2008年第5期30卷 41-45页

作者：张悦庭孟晓锋尹忠科王建英西南交通大学信息科学与技术学院四川成都610031

现存的基于空间域或小波变换域图像边缘检测算法只能有效检测出图像有限方向的边缘。本文提出在contourlet变换子带上搜索模极大值的图像边缘检测算法。通过适当地调节变换各尺度上的分解级数得到具有抛物线型尺度的基,另使其满足方向... 详细信息

现存的基于空间域或小波变换域图像边缘检测算法只能有效检测出图像有限方向的边缘。本文提出在contourlet变换子带上搜索模极大值的图像边缘检测算法。通过适当地调节变换各尺度上的分解级数得到具有抛物线型尺度的基,另使其满足方向消失矩条件,则contourlet变换获得对图像中分片光滑边缘的最佳逼近。对原图像进行非下采样contourlet变换,然后对各子带进行阈值处理。由于contourlet变换子带不同于小波子带的全新特点,根据各方向子带代表的方向及其梯度方向,子带上各样本点与其梯度方向上相邻点比较模值即得变换系数模极大值。该算法不需经过复杂的连接模极大值点操作,亦可得到较高的边缘检测性能,较大地降低了计算复杂度。实验显示本文算法所提取的边缘更加逼近图像真实边缘,且具有较低的计算复杂度。

关键词：图像边缘检测小波 contourlet 模极大值

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基于忆阻脉冲耦合神经网络的图像边缘检测

软件导刊 2021年第6期20卷 225-229页

作者：夏浩杰肖剑盛亮江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013

为了解决传统脉冲耦合神经网络模型硬件化效率低下和固有参数估计问题,基于忆阻器模型设计阈值发生器模块电路,可以同步改变输入激励下的阈值电位。并且,利用忆阻器实现网络连接参数的动态变化。实验结果表明,将改进后的网络用于图像边... 详细信息

为了解决传统脉冲耦合神经网络模型硬件化效率低下和固有参数估计问题,基于忆阻器模型设计阈值发生器模块电路,可以同步改变输入激励下的阈值电位。并且,利用忆阻器实现网络连接参数的动态变化。实验结果表明,将改进后的网络用于图像边缘检测任务,通过MATLAB仿真实验,迭代次数更少,比传统PCNN模型的图像处理效率提高了13%,并有效地保留了图像边缘的细节。基于忆阻器的脉冲耦合神经网络不仅能简单高效地处理图像边缘数据,而且能有效抑制图像背景的噪声,同时也能提高图像边缘细节的连续性。

关键词：忆阻器脉冲耦合神经网络动态阈值图像边缘检测

一种基于梯度和零交叉点的图像边缘检测新方法(英文)

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仪器仪表学报 2006年第8期27卷 821-824页

作者：赵志刚万娇娜青岛大学信息工程学院青岛266071

本文提出了一种基于一阶导数局部极大值和二阶导数零交叉点的图像边缘检测方法。许多传统的边缘检测方法,尤其是一些基于二阶导数零交叉点的方法,对于信号中的噪声比较敏感使得边缘信息不能完全准确地检测出来,而本方法可以较好地解决... 详细信息

本文提出了一种基于一阶导数局部极大值和二阶导数零交叉点的图像边缘检测方法。许多传统的边缘检测方法,尤其是一些基于二阶导数零交叉点的方法,对于信号中的噪声比较敏感使得边缘信息不能完全准确地检测出来,而本方法可以较好地解决这些问题。本文提出的算法是先计算出像素一阶导数的局部极大值以及二阶导数对应的零交叉点,将两者进行比较,删除那些二阶导数是零交叉点但一阶导数不是局部极大值的像素点,最后把剩下像素连接起来,即是图像边缘。实验研究结果表明该方法具有良好的边缘检测效果和鲁棒性。

关键词：图像边缘检测梯度零交叉点

基于niosⅡ的实时图像边缘检测系统的研究

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基于niosⅡ的实时图像边缘检测系统的研究

作者：许辉兰州交通大学

学位级别：硕士

伴随着如今图像处理技术和视频监控电子技术向精密高速便携式飞速发展，使用基于FPGA为核心的SOPC片上系统的解决方案为实现目标图像的采集、存储和图像数字处理及显示提供了全新的思路。而实现图像边缘检测的算法是图像处理和计算机视... 详细信息

伴随着如今图像处理技术和视频监控电子技术向精密高速便携式飞速发展，使用基于FPGA为核心的SOPC片上系统的解决方案为实现目标图像的采集、存储和图像数字处理及显示提供了全新的思路。而实现图像边缘检测的算法是图像处理和计算机视觉等领域最基本的技术，如何快速、精确进行边缘检测又是图像处理中的一个难题。由于图像边缘检测在实际的应用中有着很大的价值所以图像边缘检测基本算法和基于这种算法的可编程逻辑器件上的实现一直是国内外研究的热点。本文对基于nios Ⅱ的实时图像边缘检测系统进行了研究，查阅了大量资料充分了解了当今数字图像处理的实现方法和应用。特别对图像边缘检测算法进行了深入的研究，设计了一种运用Altera公司提供的DE2开发板为开发平台，将SOPC技术应用于图像采集存储和图像处理来实现图像边缘检测。系统采用Nios Ⅱ软核处理器作为总控制器，将CMOS传感器采集到的视频图像经过图像数字化、解码后缓存到SRDAM，然后再通过Avalon端口将视频图像从SDRAM中读取出来，经过格式转换和空间转换后采集来的图像依次进行去噪处理和图像边缘的提取。图像边缘检测采用Sobel算子，滤波采用中值滤波并经过Matlab/Simulink建模和仿真生成SOPC用户自定义IP添加于Nios Ⅱ系统构成系统主要的图像处理模块。最后处理得到的帧图像信息通过VGA显示器实时显示。文中详细论述了图像边缘检测系统各个模块的设计方法。以Quartus Ⅱ9.0和Matlab为主要的软件开发环境，在SOPC Builder平台下完成Nios Ⅱ系统的构建，在完成图像处理系统的硬件设计后，在Nios Ⅱ IDE平台下成功的开发了系统软件。最终的图像边缘检测系统在Altera的DE2开发平台上进行下载，经过测试验证，图像存储和显示功能正常达到了预期的图像边缘检测的效果，满足了实时处理的要求，对于SOPC技术实现图像处理是一次有益的尝试。

关键词： NiosⅡ SOPC 图像边缘检测