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λ-变换:一种用于形状精确描述的数学工具

软件学报 2017年第12期28卷 3293-3305页

作者：王斌南京财经大学信息工程学院江苏南京210023 电子商务省级重点实验室(南京财经大学) 江苏南京210023

Radon变换是一种用于形状分析的非常有用的数学工具.它是一种无损变换,利用该变换,可以方便地抽取到目标形状结构的重要视觉特征.但因为该变换含有目标的大小、位置和方向信息,所以并不能将其直接用于目标形状的识别任务.现有的基于Rado... 详细信息

Radon变换是一种用于形状分析的非常有用的数学工具.它是一种无损变换,利用该变换,可以方便地抽取到目标形状结构的重要视觉特征.但因为该变换含有目标的大小、位置和方向信息,所以并不能将其直接用于目标形状的识别任务.现有的基于Radon变换的形状分析方法虽然通过各种途径消除这些信息,以保证抽取的形状特征的不变性,但这些操作也损失了大量有用的形状信息,使得描述的精度有限.为解决该问题,提出了一种λ-变换的数学工具.该变换利用平行直线的相对位置关系(用一个属于区间[0,1]的变量r来表达)和它们对形状函数的积分,构造了一个变量r和直线的方向角变量θ的二维函数,用于形状的描述和差异性度量.从理论上分析了λ-变换满足对平移、缩放的不变性,以及对旋转变换仅使其在θ维发生平移的特性,也从理论上分析了λ-变换对Radon变换信息的保持特性,而这种保持特性使得该变换比其他基于Radon变换的形状描述子具有更高的描述精度.λ-变换的有效性和相较于其他同类方法的优越性,通过几组常用形状图像检索实验得到验证.

关键词： Radon变换图像分析形状描述目标识别图像检索

一种基于隐式多项式曲线的形状自适应描述方法

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电子学报 2014年第3期42卷 505-511页

作者：吴刚南京财经大学电子商务重点实验室江苏南京210003

隐式多项式曲线对目标形状的线性描述算法需要构造隐式多项式曲线的代数残差和梯度残差,但是如何加权平衡这两种残差是一个困难问题.提出了一种平衡这两种残差的自适应权重确定算法.根据隐式多项式曲线稳定性要求,构造了隐式多项式曲线... 详细信息

隐式多项式曲线对目标形状的线性描述算法需要构造隐式多项式曲线的代数残差和梯度残差,但是如何加权平衡这两种残差是一个困难问题.提出了一种平衡这两种残差的自适应权重确定算法.根据隐式多项式曲线稳定性要求,构造了隐式多项式曲线系数向量范数和权重的关系式,进而计算出极小值点并作为最优权重,实现了隐式多项式曲线的自适应描述.从MPEG-7标准测试集中选取不同形状的图形进行描述,实验结果表明,根据自适应权重获取的隐式多项式曲线不仅保证了描述的精确性,而且十分稳定,没有出现多余的曲线.

关键词：隐式多项式曲线形状描述自适应权重

基于变换域形状描述子的图像检索方法的比较与分析

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东南大学学报（自然科学版） 2012年第2期42卷 254-258页

作者：毛玉妃王斌舒华忠东南大学影像科学与技术实验室南京210096 南京财经大学江苏省电子商务重点实验室南京210046

为了更好地了解变换域方法在图像检索中的检索效果,比较分析了Zernike矩、GFD、PCET、RCFT和RFMT等现有的5种基于变换域的形状描述方法.分别在不变性、计算复杂性、噪声鲁棒性、有效特征数的选取方面对其进行了深入的分析和比较.选用MPE... 详细信息

为了更好地了解变换域方法在图像检索中的检索效果,比较分析了Zernike矩、GFD、PCET、RCFT和RFMT等现有的5种基于变换域的形状描述方法.分别在不变性、计算复杂性、噪声鲁棒性、有效特征数的选取方面对其进行了深入的分析和比较.选用MPEG7 CE Shape-1Part B中的1 400幅图像构成的图像库对这些方法进行检索和性能测试,并实际应用于由500幅病例图构成的图像库的医学图像检索.在研究噪声影响时,对各测试集图片加上不同程度的高斯噪声.通过比较分析及实验结果验证,Zernike矩和GFD方法的检索性能最好,有良好的抗噪性,因而适合于医学图像检索的实际应用.

关键词：图像检索形状描述变换域分析医学图像检索

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一种基于多尺度拱高形状描述的图像检索方法

电子学报 2013年第9期41卷 1821-1825页

作者：王斌南京财经大学电子商务省级重点实验室江苏南京210046 东南大学生物医学工程学院江苏南京210096

本文提出了一种多尺度拱高形状描述(MSAH).该方法用多尺度的拱高来度量形状轮廓线在其每一个点的弯曲程度,这里尺度是以该点为中点的弧段的长度.在每一个尺度级,为形状轮廓线构建一个一维的拱高函数,然后对其进行傅立叶变换,组合各尺度... 详细信息

本文提出了一种多尺度拱高形状描述(MSAH).该方法用多尺度的拱高来度量形状轮廓线在其每一个点的弯曲程度,这里尺度是以该点为中点的弧段的长度.在每一个尺度级,为形状轮廓线构建一个一维的拱高函数,然后对其进行傅立叶变换,组合各尺度级的低阶的傅立叶变换系数,构成描述形状的特征向量.在形状匹配阶段,用两个形状的特征向量的L1-距离来度量它们的形状相似性.该方法不仅能描述形状的全局特征,而且能描述形状的细节信息,因而在应用于图像检索中,具有高的检索精确率.MSAH形状描述子非常紧致,而且具有较低的计算复杂度,因而检索效率也很高.在用MPEG-7形状数据库和植物叶片形状数据库的检索实验中,其检索性能要优于近年来提出的基于变换域的形状描述方法和经典的形状上下文描述方法.

关键词：多尺度拱高傅立叶变换形状描述图像检索

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基于直方图的形状描述及骨架图匹配算法

华南理工大学学报（自然科学版） 2010年第7期38卷 27-32页

作者：汤进江波罗斌孔敏安徽大学计算机科学与技术学院安徽合肥230039

考虑物体形状的多变性,给出了一种基于二维直方图的物体形状描述及骨架图匹配算法.该算法利用骨架长度和骨架上点的圆盘半径作为特征量来描述形状.首先基于二维直方图给出一种形状及骨架端点的特征描述方法,其次结合改进的最优子序列匹... 详细信息

考虑物体形状的多变性,给出了一种基于二维直方图的物体形状描述及骨架图匹配算法.该算法利用骨架长度和骨架上点的圆盘半径作为特征量来描述形状.首先基于二维直方图给出一种形状及骨架端点的特征描述方法,其次结合改进的最优子序列匹配算法实现骨架图的匹配.算法中的形状及骨架端点的特征描述在一些常见非刚性变换下具有不变性.实验结果表明,该算法能够实现一些非刚性变换下的物体形状的骨架图匹配和较高精度的形状检索,且复杂度较低.

关键词：骨架形状描述二维直方图匹配算法

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基于有向复杂网络模型的形状描述与识别

计算机辅助设计与图形学学报 2014年第11期26卷 2039-2045页

作者：汤进郅大鹏江波罗斌安徽大学计算机科学与技术学院合肥230601 安徽省工业图像处理与分析重点实验室合肥230039

针对传统复杂网络方法对形状的非刚性变形较为敏感等问题,在形状内部距离的基础上利用有向复杂网络进行形状分析.首先提取形状边界点作为复杂网络的节点,以形状边界点之间的内部距离作为复杂网络中节点之间的边权值构建初始网络;然后对... 详细信息

针对传统复杂网络方法对形状的非刚性变形较为敏感等问题,在形状内部距离的基础上利用有向复杂网络进行形状分析.首先提取形状边界点作为复杂网络的节点,以形状边界点之间的内部距离作为复杂网络中节点之间的边权值构建初始网络;然后对初始复杂网络进行k近邻演化,得到不同演化时刻的有向子网络;最后提取各有向子网络的特征来实现复杂网络的特征描述,进而实现形状的特征表示.实验结果表明,该方法对常见的形状变形具有更强的鲁棒性;与传统的无向网络模型相比,具有更高的检索和分类精度.

关键词：复杂网络内部距离形状描述特征提取

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统计骨架信息的形状描述新方法

重庆大学学报（自然科学版） 2011年第12期34卷 126-131页

作者：汤进陈展展罗斌安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230039

针对形状描述与识别问题,提出了骨架结构特征直方图,利用提取的形状骨架信息,解决了形状轮廓的起点选择、旋转、平移以及缩放等不变性。首先,计算每对骨架点关于骨架中心的测地路径长度比例特征和骨架点圆盘半径比例特征,然后结合上述2... 详细信息

针对形状描述与识别问题,提出了骨架结构特征直方图,利用提取的形状骨架信息,解决了形状轮廓的起点选择、旋转、平移以及缩放等不变性。首先,计算每对骨架点关于骨架中心的测地路径长度比例特征和骨架点圆盘半径比例特征,然后结合上述2个特征统计构造直方图矩阵来描述图像形状。实验结果表明,该形状描述不仅具有刚性变化不变性,在一些非刚性变化下也能够实现高效率和高精度的形状检索。

关键词：形状描述骨架结构直方图测地路径图像检索

弦特征矩阵:一种有效的用于植物叶片图像分类和检索的形状描述子

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计算机学报 2017年第11期40卷 2559-2574页

作者：王斌陈良宵叶梦婕南京财经大学信息工程学院南京210023 南京财经大学电子商务省级重点实验室南京210023

植物叶片形状一般具有小的类间差异和大的类内变化,再加之叶片的自遮挡和噪声的干扰,给叶片形状的识别带来了很大的挑战.文中提出了一种新的形状描述子——弦特征矩阵(Chord-Features Matrices,CFM),精确而又鲁棒地应用于植物叶片图像... 详细信息

植物叶片形状一般具有小的类间差异和大的类内变化,再加之叶片的自遮挡和噪声的干扰,给叶片形状的识别带来了很大的挑战.文中提出了一种新的形状描述子——弦特征矩阵(Chord-Features Matrices,CFM),精确而又鲁棒地应用于植物叶片图像的分类和检索问题.该方法将目标轮廓线的弦,依据轮廓线所围成的区域,分成内和外两个部分.因其与轮廓线凸凹特性的相关性,该方法用多个尺度级的内部弦长和外部弦长生成两个矩阵,旨在隐式地描述轮廓线的多尺度的凸凹特性.该方法还定义了多个尺度级的弧到弦的平均投影长度,并构成矩阵,以反应轮廓线在各个尺度级下的弯曲程度.组合这3个矩阵所形成的CFM描述子,全面地刻画了轮廓线的几何特性,具有强的形状表征能力.用Swedish、Flavia和ImageCLEF这3个具有挑战性的叶片图像测试集,对文中提出的CFM方法分别进行分类和检索性能评估.实验结果表明,文中提出的方法在精确度和对噪声的鲁棒性方面均优于其他植物叶片图像分类和检索方法.而文中提出的方法在MPEG-7测试集上的实验结果则验证了其具有应用于一般的形状识别任务的潜力.

关键词：形状描述内外弦长叶片图像分类叶片图像检索

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一种基于多级弦长函数的傅立叶形状描述子

计算机学报 2010年第12期33卷 2387-2396页

作者：王斌南京财经大学电子商务省级重点实验室南京210046 东南大学生物医学工程学院南京210096

提出了一种用于形状检索的基于多级弦长函数的傅立叶形状描述子(MCLFD).它产生于对形状轮廓线的等弧长分割.相对于其它的傅立叶描述子,MCLFD不仅计算非常简单,而且对形状的整体特征和细节信息都能进行很好的描述.作者用MPEG-7的标准轮... 详细信息

提出了一种用于形状检索的基于多级弦长函数的傅立叶形状描述子(MCLFD).它产生于对形状轮廓线的等弧长分割.相对于其它的傅立叶描述子,MCLFD不仅计算非常简单,而且对形状的整体特征和细节信息都能进行很好的描述.作者用MPEG-7的标准轮廓线形状测试集和从野外采集的植物叶片形状库,对MCLFD进行了检索性能测试,并和其它的傅立叶描述子进行了对比,实验结果表明,MCLFD具有更优的检索性能,通过加噪声实验也证明了其鲁棒性.

关键词：图像分析形状描述傅立叶描述子多级弦长函数