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【6h】

基于变分PDE和多重分形的图像建模理论、算法与应用

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目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1问题的提出

1.2图像建模理论与方法的研究现状

1.2.1统计建模方法

1.2.2 正则化空间的几何图像模型(Geometric Image models)方法

1.2.3几何多尺度建模方法

1.2.4多重分形建模方法

1.2.5图像视觉感知建模方法

1.3图像建模方法的比较

1.4课题来源

1.5论文研究的主要内容

1.5.1论文的组织

1.5.2论文的主要成果与创新点

2图像恢复中的TV模型研究

2.1有界变差函数的基本理论[107~109]

2.2 TV模型的基本形式

2.2.1主TV模型

2.2.2对偶TV模型

2.3 TV模型的数值解方法

2.4扩展TV模型

2.5基于图的数字TV模型与新型梯度倒数滤波器

2.5.1标量图像的数字TV模型

2.5.2向量图像的数字TV模型

2.5.3新型梯度倒数滤波器(NGIW-Filter)的设计

2.5.4实验结果

2.6基于分数阶奇异性提取的耦合TV恢复模型

2.6.1主要思想

2.6.2分数阶导数奇异性提取模型

2.6.3仿真实验与分析

2.7本章小结

3基于半二次规整化的图像恢复与分割变分模型及其算法研究

3.1图像恢复的变分模型

3.1.1贝叶斯模型与变分模型的统一性

3.1.2变分模型与鲁棒性估计的统一性

3.1.3基本形式及其几何解释

3.1.4变分模型的优化与计算策略

3.2半二次规整化方法

3.2.1基本原理

3.2.2位势函数φ的选择模型

3.2.3半二次规整化的算法描述

3.2.4半二次规整化方法的物理本质

3.3基于目标与边缘的耦合变分模型

3.3.1简化Mumford-Shan的非凸泛函逼近

3.3.2能量泛函的推广与改进

3.3.3自由参数组(λ,ε,γ)的估计

3.4数值实验结果

3.5本章小结

4图像分割中Mumford-Shah模型研究

4.1基本概念

4.2 Mumford-Shah模型及其主动视觉机制

4.3 Mumford-Shah模型的数值逼近

4.4基于ENO格式和预测校正格式的新水平集算法

4.4.1模型分析

4.4.2水平集算法

4.4.3实验结果

4.5面向彩色图像的耦合变分模型

4.5.1彩色图像Mumford-Shah模型的已知结果

4.5.2彩色图像耦合变分模型

4.5.3实验结果

4.6本章小结

5基于结构和纹理的图像修补建模、算法与应用

5.1图像修补的特殊性

5.2图像修补的方法论

5.2.1图像修补与视觉心理学

5.2.2非纹理图像局部修补的一般准则

5.3结构修补

5.4纹理合成

5.5基于结构与纹理分治策略的图像修补

5.5.1分治策略

5.5.2算法细节

5.5.3修补结果

5.6图像修补的应用

5.6.1基于图的数字全变差模型的带噪图像任意精度放大

5.6.2视频通信中基于纹理匹配与边缘勾连的错误隐匿方法

5.7本章小结

6景像匹配实时图的仿真生成及地面景像图的多重分形分析

6.1问题的提出

6.2数字景像图仿真生成的建模与仿真

6.2.1能量传递路径与辐射模型

6.2.2 LOWTRAN-7的四次调用

6.2.3图像增强型CCD相机模型

6.2.4仿真流程

6.2.5 SMRT-SS软件的实现

6.3地面景像图的多重分形分析

6.3.1图像多重分形分解的基本理论

6.3.2地面景像图的多重分形分解与重构

6.3.3实验结果及讨论

6.4本章小结

7基于图像视觉感知模型的数字水印技术

7.1图像视觉感知模型的数字水印基本框架

7.2用多数字基整数实现小波域的多重水印嵌入

7.2.1小波变换域的视觉感知模型

7.2.2多数字基整数

7.2.4多重数字水印方案

7.2.5实验结果与结论

7.3基于图像内容的脊波域数字水印模型和统计性能研究

7.3.1脊波变换

7.3.2脊波域的图像视觉感知模型[82]

7.3.3脊波域数字水印方案

7.3.4数字水印统计分析

7.3.5实验结果

7.4本章小结

结束语

致 谢

参考文献

曾承担和正承担的课题

攻读博士期间曾获得的奖励

攻读博士期间发表论文情况(按时间排序)

正在审理中的稿件

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摘要

从机器视觉和感知科学角度看,图像处理是一种由2D图像(或者图像序列)重建3D世界中几何关系、拓扑结构、模式和动力学行为的基本工具.图像处理中图像恢复和图像分割构成了低层视觉处理的基本问题,同时作为数学上的反问题也成为现代数学研究的热点.由于图像是3D世界在2D成像平面的投影,并以二维强度分布的形式作用于人的视觉,其非平稳性和非高斯特征,很难用线性算法进行处理,迫切需要建立合适的能够处理边缘到纹理各层面奇异性的图像模型.图像模型作为一般的高层先验知识,有助于设计性能优越的图像处理器,有助于主动视觉实现数据约束与先验知识约束的介入与交互过程.因此图像建模的研究在计算机视觉和图像处理中具有重大的理论意义和应用价值.该文以图像建模研究为主线,针对图像恢复和图像分割的基本问题以及目前兴起的图像修补这一热点问题,着重研究相应变分PDE模型及其算法;然后针对数字景像图仿真生成及其地面景像图的奇异性分析,研究基于大气辐射传输理论和增强型CCD的成像建模、仿真,研究自然图像多重分形理论及其算法;最后针对图像版权保护问题,研究图像视觉感知建模及其鲁棒性数字水印技术.

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