基于随机投影的图像纹理特征及其应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61202336
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0210.计算机图像视频处理与多媒体技术
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

As one of the fundamental characteristics of images, texture plays an important role in the areas of image analysis and pattern recognition. The question of how to extract simple, yet highly efficient texture features robust to imaging environment changes including both geometrical and photometric, such as changes in illumination, image rotation, view point and scale, is therefore still acute and of high importance in many image analysis application and has received considerable attention during the past decades. The purpose of this project is the development of texture feature, based on the random projection (RP) technique. The two application areas studied in this project are texture classification, material categorization and segmentation. The overall goal of this work is to explore simple, low dimensional, highly effective and robust texture features, which are nevertheless capable of encapsulating different types of complimentary texture information, to develop feature combination approaches to combine the proposed texture features, to design texture classification framework and segmentation framework with the proposed single or combined texture features and to increase the robustness and universality of their application in multiple applications. To this end, we intend to conduct research in the following three subjects: (1) In the research of texture feature extraction, by leveraging the sparse nature of texture images and inspired by theories of sparse representation and compressed sensing, we introduce random projection technique into the field of texture classification, and propose unconventional RP texture features, and sorted random projection (SRP) rotation invariant texture features. Along with this work, we intend to develop approaches to increase the robustness to noise of the proposed random features; (2) In the research of feature combination and classifier, motivated by the excellent texture classification performance of the proposed RP and SRP features, this project seeks to build an application-oriented adaptive feature combination system, which is capable of identifying relevant class specific aspects while being robust to intra-class variations, by combining the proposed random features based on support vector machines and multiple kernel learning, aiming at learning the correct weighting of different features from training data; (3) In the research of potential application, based on the previous research, this work develops simple, highly efficient, yet robust texture classification system, material recognition system and fast texture segmentation system based on the proposed single random feature or multiple random feature combination.
纹理是图像的主要特性之一,在图像分析与模式识别领域占有重要地位。如何简单、高效提取具有光照、旋转、视点和尺度不变性的纹理特征,实现高性能图像分析一直是人们关注的研究热点之一。本课题以纹理分类和分割为主要研究对象,研究基于随机投影的纹理特征理论和方法,旨在提取简单、低维、有效、稳健的多类型新纹理特征,建立组合这些新特征进行纹理图像分类与分割方法,提高处理性能及适应多应用领域的能力。本课题拟开展如下研究:(1)在特征提取方面,利用纹理图像的稀疏性,引入随机投影和压缩感知理论,提出新随机纹理特征和有序随机投影旋转不变纹理特征,并研究增强其抗噪性的方法;(2)在特征组合与分类器方面,在所提新纹理特征基础上,设计面向应用的基于支持向量机和多核学习的自适应最优特征学习方法;(3)在应用方面,构建基于随机投影或组合随机特征的高效、稳健的纹理分类和材质识别系统以及研究纹理分割框架的设计及其快速实现。

结项摘要

本项目从基础理论和实现方法两个角度对鲁棒纹理分类和纹理分割问题展开了研究,主要研究成果包括:.一、首次将随机投影技术和Johnson-Lindenstrauss引理引入纹理分析领域,设计了一种简单、新颖而又有效的RP分类器。新的RP分类器利用了纹理图像具有稀疏性这一潜在的先验知识,其特征提取过程简单直观,复杂度低,可扩展性好,稳健且十分便于工程实现。.二、针对旋转不变性纹理图像分类问题,在RP分类器的基础上,提出一种新的有序随机投影( SRP)分类方法。提出了三个基于强度信息的随机特征描述子:SRP Global、SRP Square和SRP Circular,以及两种基于强度差分的新局部描述子:SRP径向差分描述子(SRP Radial-Diff)和SRP角向差分描述子(SRP Angular-Diff)。.三、为进一步提高纹理特征的稳健性以及对纹理图像成像环境的适应能力,深入分析和挖掘不同SRP随机纹理特征之间的内在关联,由此提出一种基于多核学习的多种SRP特征融合新纹理分类系统。将SRP Circular、SRP Radial-Diff和SRP Angular-Diff进行组合以获得更全面的纹理信息表示。提出通过多核SVMs对它们进行组合,进一步提高了纹理分类的正确率与稳健性。.四、针对纹理分割问题,以构建实用化的纹理分割框架为目的,研究了随机投影在纹理分割中的应用,提出了基于随机投影和单一BoW的纹理分割新方法。提出了一种基于局部径向差分算子、随机投影与BoW模型的简单、有效且稳健的有监督纹理分割新方法。.五、首次探索实用性强的LBP方法和理论性扎实的压缩感知方法之间的联系,提出几种新的理论简单而又有效的多分辨扩展LBP纹理特征描述子(NI-LBP, CI-LBP, RD-LBP和AD-LBP),并对它们进行联合,用于光照不变和旋转不变纹理图像分类,分类性能相比传统LBP方法有了大幅度提高。.六、针对含有噪声的纹理图像的分类问题,提出两种快速而又有效抗噪局部纹理特征描述子:BRINT和MRELBP。在提出的两种新的鲁棒描述子BRINT和MRELBP中,相比而言,MRELBP的性能更加优秀,就特征提取计算复杂度、特征维数、分类精准度和对图像旋转变化、尺度变化和光照变化以及噪声污染几个指标综合考虑,MRELBP为现有的最优秀的纹理特征描述子。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
BRINT: Binary Rotation Invariant and Noise Tolerant Texture Classification
BRINT:二元旋转不变和耐噪声纹理分类
  • DOI:
    10.1109/tip.2014.2325777
  • 发表时间:
    2014-07-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Liu, Li;Long, Yunli;Zhao, Guoying
  • 通讯作者:
    Zhao, Guoying
Fusing Sorted Random Projections for Robust Texture Classification and Material Categorization
融合排序随机投影以实现稳健的纹理分类和材质分类
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    IEEE Transactions On Circuits And Systems For Video Technology
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Paul Fieguth;Yingmei Wei;Dewen Hu;Gnagyao Kuang
  • 通讯作者:
    Gnagyao Kuang
Local Binary Patterns for Texture Classification: Taxonomy and Experimental Study
用于纹理分类的局部二元模式:分类学和实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Pattern Recognition (Under Review)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Paul Fieguth;Yulan Guo;Xiaogang Wang;Matti Pietikainen
  • 通讯作者:
    Matti Pietikainen
A novel specific image scenes detection method
一种新颖的特定图像场景检测方法
  • DOI:
    10.1007/s11042-013-1496-7
  • 发表时间:
    2013-05
  • 期刊:
    Multimedia Tools Application
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaoping Zhang;Xidao Luan;Li Liu;Xin Zhang
  • 通讯作者:
    Xin Zhang
Median Robust Extended Local Binary Pattern for Texture Classification
用于纹理分类的中值鲁棒扩展局部二进制模式
  • DOI:
    10.1109/tip.2016.2522378
  • 发表时间:
    2016-03-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Liu, Li;Lao, Songyang;Pietikainen, Matti
  • 通讯作者:
    Pietikainen, Matti

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其他文献

我国货币政策系统的突变机制评价研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
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    --
  • 作者:
    刘超;刘丽
  • 通讯作者:
    刘丽
血压神经调控性别差异的关键:Ah型髓鞘化压力感受器神经元
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘丽;乔国芬;李柏岩
  • 通讯作者:
    李柏岩
白花蛇舌草抑制肠道肿瘤上皮间质转化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国科技论文在线
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卢小路;史玉荣;周丽娟;刘丽
  • 通讯作者:
    刘丽
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈宇航;郭巧生;刘丽;王澄亚
  • 通讯作者:
    王澄亚
多方法制备纳米ZrO2及其光谱特性研究
  • DOI:
    --
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    刘丽;江昕;梁家和;李亚栋;李福利
  • 通讯作者:
    李福利

其他文献

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刘丽的其他基金

紧致高效视觉表示学习与识别
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紧致高效图像纹理特征表达与学习方法研究
  • 批准号:
    61872379
  • 批准年份:
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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