科技成果

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成果名称: 面向实时图像识别系统的连通域标记处理的高速化研究

成果登记号: 9612016J0057

第一完成单位: 陕西科技大学

联 系 人: 李薇

成果类型: 基础理论

技术领域: 电子信息

应用行业: 科学研究和技术服务业

成果简介:

   本成果属于计算机科学技术领域。图像连通域标记处理是图像分析、模式识别、计算机视觉等领域不可或缺的基本处理,与去噪、平滑化等其他基本处理相比,连通域标记处理无法通过单纯的局部处理和顺序处理完成,必须完整地处理整个图像,是图像处理高速化的瓶颈。其处理速度直接影响到目标识别的速度和精度,关系到图像识别系统的整体性能,对我国未来国民经济、社会发展和安全保障等领域的发展有重要的研究意义和应用价值。本成果的主要论点与论据:   1.首次提出了利用等价标号集合解决等价连通域的合并问题的新方法。合并等价连通域是标记算法必不可少的处理,是影响整个标记算法效率的重要因素。项目组提出用连通域的标记集合和代表标号集合实现等价连通域的合并。研究成果于2007年在图像处理领域的顶尖国际学术会议IEEEInternationalConferenceonImageProcessing上公开发表,SCI他引28次。现有许多关于连通域标记研究的代表论文采用了本方法实现等价标号合并。C.Grana等人在IEEETrans.onImageProcessing上发表的论文OptimizedBlock-BasedConnectedComponentsLabelingWithDecisionTrees(2010年第19卷第6期1596页-1609页)不仅采用了本方法,并特别指出本方法比其他合并等价连通域的方法更为有效。   2.提出了基于段的标记处理的新算法。段中的物体像素属于同一连通域,且图像中段的数目比背景像素数少的多,提出了基于段的标记处理算法。算法在快速标记当前像素的同时减少了对邻接像素的重复检查次数。成果于2008年发表在图像处理领域的国际旗舰学术刊物IEEETrans.onImageProcessing,SCI他引75次,并被著名的维基百科网站作为连通域标记的代表性算法予以介绍。国外学者PhaisarnSutheebanjard等人2011年发表在SCI期刊EURASIPJournalonImageandVideoProcessing上发表的题为Efficientscanmasktechniquesforconnectedcomponentslabelingalgorithm(2011年14卷1期523页-532页)的文章,高度评价了项目成果的高效性。   3.分析当前物体像素和工作窗中像素可能存在的所有关系,提出了处理当前像素的最佳步骤。针对8-邻接的连通域,本项目组详细分析了当前物体像素和工作窗中其它4个像素的存在关系,利用卡诺图实现各种关系的综合分析,获得了处理当前像素的最佳方法。相关研究成果于2009年发表在模式识别领域的国际旗舰学术刊物PatternRecognition上,SCI他引83次。国外学者ThibaultLelore等人2014年发表在人工智能领域的世界的国际旗舰学术刊物IEEEPAMI上的论文FAIR:aFastAlgorithmforDocumentImageRestoration(2013年35卷8期2039页-2048页)指出,利用该成果可以快速的提取物体的面积,说明了本研究成果在高速标记的同时可快速实现几何特征的提取。   4.首次提出了同时标记2个像素的标记算法。利用上下行像素的关系,借助状态转换图表征当前像素标记结果与下一个工作窗之间的联系,减少对邻接像素的重复检查次数,解决像素重复检查问题。研究成果于2014年发表在图像处理领域的世界旗舰学术刊物IEEETrans.onImageProcessing第23卷第2期上,SCI他引4次。学者ChangWuanyu等人2015年发表在SCI期刊Sensors第15期(23763页-23787页)上发表的论文中,评价了我们的算法比传统的标记算法提高了26%以上的效率,表明该算法的高效性。   本成果的主要科学发现点有:   1.分析了影响传统等价连通域合并效率低下的关键因素,提出用等价标号集合和代表标号集合记录每个连通域的标号信息方法,基于简单的集合操作解决等价连通域合并问题。   2.基于逐行扫描中相邻出现的前景像素属于同一连通域的特点,提出了基于段的标记处理,实现了当前像素的快速标记处理,极大的减少了工作窗中邻接像素的检查次数。   3.利用卡诺图分析当前目标像素与工作窗中像素的所有存在关系,实现了标记过程的简化处理,提高了像素的标记速度。   4.基于上下行像素之间的关系,提出了隔行扫描,一次标记2个像素的方法,突破了一次仅能标记一个像素的传统处理方法,解决了对已标记像素进行重复检查的问题。   5.六边形图像特征比四边形、三边形等图像特征更接近人眼视觉对物体的分辨,得到越来越多的关注和实际应用。针对六边形图像,本成果在学术界首次提出了采用等价集合同时处理两个像素的连通域标记处理算法。   目前的研究成果虽然已经应用于机器、实时监控系统、目标跟踪、激光图像、智能汽车、医疗等领域等,但是针对高分辨率下的实时图像,还需要进一步研究高速化的连通域标记处理算法。   本研究成果已获批陕西高等学校科学技术奖二等奖。