图像去噪与图像分割中的数学方法
[Abstract]:Partial differential equations and variational methods have become two very important tools in the field of image processing. For partial differential equations, we can construct partial differential equations directly to solve the problems of image restoration and image segmentation. For variational methods, image restoration and image segmentation problems are often transformed into an energy functional minimization problem, which can integrate some useful information, such as prior shape and boundary regularization. In this paper, on the one hand, we propose efficient mathematical models, and focus on the application of fast algorithms in image processing; on the other hand, we give some theoretical analysis of the models, so that these models can be supported theoretically. The main research contents of this paper are as follows: the first part: mathematical method in image denoising. Based on partial differential equation of fractional fidelity term, we propose a new partial differential equation for image denoising. The model combines fractional fidelity terms and global grayscale fidelity terms. The combination of these two fidelity terms can measure the similarity of grayscale changes between images, eliminate the ladder effect, and enhance the texture information of images. Experimental results show that the model based on fractional fidelity term is better than the model based on gradient fidelity term. 2. Based on the partial differential equation of time-delay regularization, we propose a nonlinear partial differential equation based on time-delay regularization. This equation can save image texture information while removing image noise. Because delay regularization is incorporated into the filtering process, we can obtain images of each step in the iterative process. The time-delay regularization method can replace the Gao Si filtering smoothing method which only constructs diffusion coefficients from the image itself and can prevent excessive smoothing. Finally, we use the Galerkin method to prove the existence and uniqueness of the solution of the equation. The second part: the mathematical method of image segmentation. 1. We propose an image segmentation method based on image restoration and Mumford-Shah model, which is based on image restoration and image segmentation based on Mumford-Shah model. This method can effectively extract regions of interest from blurred or noisy images. Because the alternating iteration algorithm is easy to calculate and has the convergence property, we choose the alternating iteration algorithm to solve our model. In theory, we give the existence and uniqueness of minimized energy functional solutions. 2. Based on the Mumford-Shah model of mean curvature regularization of image surface and the threshold of image segmentation, we first propose an improved Mumford-Shah model. The canonical term of the model is replaced by the L1 norm of the mean curvature of the image surface. The improved Mumford-Shah model can not only remove noise, but also preserve the geometric shape of the object, especially at the corner of the object. Using Augmented Lagrangian algorithm to solve the model, we get a smooth image u. Finally, the image segmentation is realized by selecting the appropriate threshold. Experiments show that our method can better extract the boundary of the object, especially at the corner.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.41
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10 帅永e,
本文编号:2298997
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