计算机自动拼图中颜色匹配算法的研究与应用

计算机自动拼图是利用计算机自动完成拼图游戏,它可以作为教育软件展示使用颜色、纹理和形状进行图像匹配的过程,也可以应用于考古中的文物碎片拼接等领域.针对计算机智能拼图中拼块匹配的问题,提出应用拼块的颜色信息进行匹配的方法.颜色作为一种重要的视觉特征可以提高系统的执行效率并提高匹配精度.算法采用符合人类视觉特性的HSV颜色空间,利用人对颜色的感知特性对颜色分量进行非等间隔的量化并形成特征矢量,应用直方图相交距离进行了特征的匹配,并且针对拼块图像自身的特点采用了图像分割技术对拼块图像的背景进行剔除的同时实现了按方向进行匹配的方法.实验表明,该方法可以有效地进行拼块图像的匹配.     

图像局部区域匹配驱动的导航式拼图方法

为了改善传统拼图拼接过程费时低效、影响拼图趣味性的问题,提出了一种图像局部区域匹配驱动的导航式拼图方法.首先,使用Canny边缘检测算法自动从输入的原始拼图中检测并分割出所有拼图模块.其次,采用D2分布函数和统计直方图,自动构造每个拼图模块的量化描述符.同时,使用属性邻接图描述原始拼图中所有拼图模块之间的拓扑邻接关系.之后,拼接过程中用户若需要帮助,根据用户动态传入(未拼接完成)的当前拼图,采用上述2步提取和描述当前拼图中所有的拼图模块,并基于描述符相似度计算、KM (Kuhn-Munkres)算法和属性邻接图拓扑关系一致性,在当前拼图和原始拼图之间建立拼图模块对应关系.最后,根据对应关系和原始拼图对应的属性邻接图,自动确定并提示用户当前拼图中下一可行的候选模块.开发了相应的原型系统,针对多个常见的拼图开展实验结果表明,所提方法对拼接过程帮助直观、高效,且未降低拼图的趣味性;与主流的电子拼图方法相比,无需实时跟踪,无需事先配备拼图数据库或训练库,可运行于具有拍摄功能的智能设备,适用性更加广泛.     

基于内容特征的四方连续纹样自动生成

针对分形图形在服装花型设计中实际应用需求,提出了一种在分形图形内容基础上自动提取核心基础花型,并生成四方连续纹样的方法.该方法先利用Canny算子进行边缘检测,分析主要花型区域,然后利用灰度共生矩阵提取并分析图形纹理特征,在此基础上选择最佳拼接方法对提取花型进行拼接,生成四方连续纹样.该方法生成的四方连续图案美观,计算复杂度低,通用性强,具有良好的实用性.     

基于各向异性分离的纹理图象分析及重构

纹理的各向异性特征（方向性）对于纹理分析有重要意义，基于各向同性和各向异性分离的思想，提出了一种用于方向性纹理分析和综合的多通道模型。分别从频域和空域研究了纹理图象的方向性及非方向性特征，导出了确定纹理主控方向的有效计算方法和残余图象的随机场模型逼近，并将分析所得的参数用于纹理的综合。实验结果和性能分析与比较证实了该方法的有效性和灵活性。     

方向性纹理织物疵点检测方法研究

通过分析方向性织物纹理的特点,提出了一种织物疵点检测新的方法。首先根据正常纹理Hough变换确定织物纹理的纹路方向;然后采用方向性小波对织物纹理图像进行方向性的分解,并在此基础上从分解后的各细节子图中提取子窗口的特征;最后通过BP神经网络进行织物疵点识别。实验结果表明了该方法的有效性。     

基于方向性的多通道纹理图象分析及重构

纹理的各向异性特征（方向性）对于纹理分析有着重要意义。该特征的分析和描述，对纹理表征和图形化建模提供了重要的思路，在对纹理各向异性特征分析的基础上，提出了一种新的纹理图形化建模方法，基于各向同性和各向异性分离的思想，分别从频域和空域研究了纹理图象的方向性及非方向性特征。导出了确定纹理主控方向的有效计算方法，和残余图象的随机场模型逼近，并将分析所得的参数用于纹理的综合，实验结果和性能分析与比较皆证实了该方法的有效性和灵活性，表明能量多通道分析对于方向性纹理的表征和重构是一种行之有效的方法。     

基于形态学与不完全树形小波分解的图像纹理特征提取算法

针对不完全小波树形结构分解提取纹理特征仅对清晰度高的图像效果佳,运算速度慢的问题,提出基于形态学预处理的不完全小波树形分解快速提取图像纹理特征的算法。首先采用形态学高帽—低帽变换对图像进行预处理,去除图像噪声,增强对比度;在提取纹理特征时,采用一致性判别;对于一致性强的图像,只利用图像的一部分进行不完全小波树形结构分解提取出能量、方向性等纹理特征,提高了运算速度;最后使用双概率神经网络(DPNN)的方法自适应地对纹理图像进行识别。利用Brodatz纹理库进行了仿真实验,并将该算法应用到了现场拍摄的海水中藻类细胞图像的识别。实验结果表明,该算法特征提取和识别速度快,尤其对于清晰度不高、现场拍摄的纹理图像具有较好的效果。     

矿井监控图像自动快速拼接算法研究

针对煤矿井下环境的复杂性及图像拼接算法本身的局限性,提出了一种矿井监控图像自动快速拼接算法。该算法在结合Harris算法和SIFT算法优点的基础上,利用改进的RANSAC算法对提取出来的特征点进行提纯匹配以及模型参数估计,使算法抗尺度变化能力和抗噪性能得到很大改善,同时采用位置敏感散列算法,提高了图像拼接的成功率与实时性。实验结果表明,该算法具有很好的鲁棒性和快速拼接能力,能够应用于矿井监控图像的自动拼接。     

基于结构信息的图像拼接算法

研究了纹理较多、噪声较大的两幅或多幅的图像拼接问题.两幅图像拼接时,提取图像特征点的好坏对图像拼接结果有很大影响.经典的SIFT算法是一种较好的局部特征点提取算法.而对于纹理较多,噪声较大的图像中,SIFT算法会提取数量较大的特征点,影响匹配的准确性和速度.本文提出基于结构信息的图像拼接算法（SKM,Structual Keypoint Matching）,利用RTV算法提取图像的信息结构,有效地去除图像中的纹理噪声.去噪后,利用SIFT算法提取特征点进行匹配,最后利用RANSAC算法对匹配点对进行筛选,提高准确度.通过由SKM算法得到的变换矩阵H作用于原始图像,完成图像的拼接.     

基于小波包特征的纹理影像分割

利用小波包变换来检测纹理图象上的灰度变化，以得到多分辨率、多方向性的微观统计特征图象，在此基础上用Ｅｎｖｅｌｏｐ算法提取基于边缘信息的纹理特征，为了克服纹理特征之间的相关性，采用了子空间分类器对纹理特征图象进行分类，取得了较好的分割效果。     

旋转不变广义粗糙度特征结合自适应加权距离在纹理检索中的应用

针对图像检索时的旋转问题,提出了一种基于Gabor分解的旋转不变广义粗糙度纹理描述子和一种自适应加权距离准则。首先,计算Gabor分解子带的幅度和频率谱,依据多尺度空间局部能量分布、Hurst分形指数、方向差别来计算纹理特征向量;然后采用自适应加权距离作为相似性准则。分别采用旋转纹理库和普通纹理库进行仿真实验,仿真实验结果表明,该算法在两种情况下都取得了较好的检索效果,算法对图像的旋转具有较好的鲁棒性。     

Automated solutions to incomplete jigsaw puzzles

The jigsaw puzzle re-assembly problem has been investigated only intermittently in the research literature. One potential theoretical line of research concerns jigsaw puzzles that do not have a complete set of puzzle pieces. These incomplete puzzles represent a difficult aspect of this problem that is outlined but can not be resolved in the current research. The computational experiments conducted in this paper demonstrate that the proposed re-assembly algorithm being optimised to re-assemble the complete jigsaw puzzles is not efficient when applied to the puzzles with missing pieces. Further work was undertaken to modify the proposed algorithm to enable efficient re-assembly of incomplete jigsaw puzzles. Consequently, a heuristic strategy, termed Empty Slot Prediction, was developed to support the proposed algorithm, and proved successful when applied to certain sub-classes of this problem. The results obtained indicate that no one algorithm can be used to solve the multitude of possible scenarios involved in the re-assembly of incomplete jigsaw puzzles. Other variations of the jigsaw puzzle problem that still remain unsolved are presented as avenues for future research.     

Discriminability-based evaluation of transmission capability of tactile transmission systems

Tactile transmission systems deliver tactile information such as texture roughness to operators of robotic systems. Such systems are typically composed of tactile sensors that sense the physical characteristics of textures and tactile displays that present tactile stimuli to operators. One problem associated with tactile transmission systems is that when the system has a bottleneck, it is difficult to identify whether the tactile sensor, tactile display, or perceptual ability of the user is the cause because they have different performance criteria. To solve this problem, this study established an evaluation method that uses the discriminability index as an evaluation criterion. The method lets tactile sensors, displays, and human tactile perception be assessed in terms of the ability to transmit physical quantities; the same criterion is used for all three possible causes so that their abilities can be directly compared. The developed method was applied to a tactile-roughness transmission system (Okamoto et?al. 2009), and its tactile sensor was identified as the bottleneck of the system.     

On the method of puzzles for key distribution

Merkle⁽¹⁾ has shown how keys can be exchanged over a public channel by the use of puzzles. His method gives a work advantage ofO(N ²)/O(N). He also posed the problem of finding other methods of using puzzles that give better work advantage. This paper provides a solution to Merkle's problem. A new method of key exchange, called the nested puzzles method, is also introduced.     

基于OpenGL的复杂曲面的纹理映射

介绍利用OpenGL和Visual C 6.0进行复杂曲面的纹理映射。利用解二次随圆偏微分方程的方法，得到任意曲面到平面的共形映射。此方法可以自动分配纹理坐标到复杂的没有起伏的曲面，有效地克服复杂曲面的自动纹理映射的变形，避免了纹理扰动。     

Optimal Gabor filters for textile flaw detection

The task of detecting flaws in woven textiles can be formulated as the problem of segmenting a “known” non-defective texture from an “unknown” defective texture. In order to discriminate defective texture pixels from non-defective texture pixels, optimal 2-D Gabor filters are designed such that, when applied to non-defective texture, the filter response maximises a Fisher cost function. A pixel of potentially flawed texture is classified as defective or non-defective based on the Gabor filter response at that pixel. The results of this optimised Gabor filter classification scheme are presented for 35 different flawed homogeneous textures. These results exhibit accurate flaw detection with low false alarm rate. Potentially, our novel optimised Gabor filter method could be applied to the more complicated problem of detecting flaws in jacquard textiles. This second and more difficult problem is also discussed, along with some preliminary results.     

基于灰度共生矩阵的断口图像识别

研究断口图像的识别是进行失效分析的一个重要组成部分,但普遍存在识别率不高的问题,为了有效提高识别率,提出一种基于灰度共生矩阵的断口识别方法,方法采用灰度共生矩阵法对金属断口图像进行特征提取,利用可分性判据来确定能影响纹理特征参数的构造因子(生成步长d,图像灰度级g和生成方向θ),并通过相关性分析来排除在表达金属断口图像纹理中冗余的特征参数,最后采用BP神经网络分类器进行分类,并进行仿真。结果证明,根据上述方法,对金属断口图像的分类是可行的,并且识别率也达到了满意的要求。     

FFT和Hough变换在织物纹理方向检测上的应用

针对人工测量织物纹理方向的方法存在自动化程度低、精度不高的缺点,提出基于快速傅里叶变换和Hough变换的自动检测和识别织物经向、纬向、斜纹斜向的方法。对织物图像进行二值化处理,对二值化后的织物图像进行快速傅里叶变换得到功率谱图,对功率谱图的二值图像进行Hough变换,从而检测出织物纹理方向。通过对同一试样的不同放置方式进行测试,证明该方法对织物放置方式无特殊要求,仅需确保试样平摊在光滑台面上不受任何张力;将该方法与人工测试结果作对比,证明该方法具有高精度、高自动化的优点。     

协同进化的近似规则纹理合成

纹理进化系统是一个面向近似规则纹理合成的算法,系统的主要特点是在进化理论的基础上,通过定义相关行为来优化纹理块在被拼接后无法改变而引发的累积误差问题.提出一种新的基于协同进化思想的纹理合成方案,通过新定义的个体选取及排布方式,可适用任意方向周期的纹理;通过去除迁徙、预建立适应度表等操作,很好地减轻了适应度计算开销的冗余度,并且新的进化过程能够更好地实现并行化.实验结果表明所提方案不仅在通用性上有所增强,在效率上也得到了显著提升.     

一种高分辨率遥感影像道路提取方法

针对空间异质性导致的道路几何纹理特征突出性下降问题, 提出一种高分辨率遥感影像道路提取方法. 首先设定跟踪模型, 依据人工输入点, 自适应提取道路中心点和道路宽度, 设计迭代内插、双向迭代两种跟踪方式以及矩形跟踪模板; 然后提出多描述子道路匹配模型, 针对道路几何纹理特征突出性不足问题, 基于道路区域地物边缘与道路方向一致的语义关系, 通过线段峰值约束的思想, 提出一种多尺度线段方向直方图(Multi-scale line segment orientation histogram, MSLSOH)描述子, 以此对跟踪方向进行预测; 针对道路几何纹理特征均质性下降问题, 从道路区域与道路非道路混合区域纹理差异性出发, 组合三角形构成扇形描述子, 突出道路影像纹理特征, 以此不仅可对预测跟踪点进行验证, 而且也可在结构信息缺失的情况下对道路进行跟踪; 最后选取不同类型、不同分辨率、不同场景的高分辨率遥感影像, 通过与其他方法的实验对比, 表明该方法能够解决道路提取过程中几何纹理特征突出性下降问题, 具有准确率高和自动化程度高的优势.