内容敏感的图像集图像联合分割和联合抠图技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61373059
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0209.计算机图形学与虚拟现实
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

In recent years, image collection segmentation and image co-segmentation have received considerable attention from both the Image Processing and Computer Graphics communities, due to its wide applications to photo editing and advertising design, etc. It serves as a fundamental basis for many multimedia and vision tasks such as compression, depth estimation, annotation, and semantic understanding. Previous techniques such as co-segmentation and iCoseg however often design their algorithms based on some assumption that the images to cut out share similar appearance of foreground and different or similar background. They generally cannot be extend to the segmentation tasks for real photo collections which often contain a certain amount of images with complex and diverse content, and often have translucent foreground objects. This project concentrates on investigating the key techniques and algorithms involved in image collection segmentation, especially co-segmentation and co-matting for the relevant images in a collection with complex image content. We will first develop an algorithm for automatically selecting representative samples from the given image collection. Then, the similarities between the foreground/background of the samples and the underlying foreground/background of target images are to be computed. We furthermore devise a content-aware segmentation algorithm which cuts out the foreground objects from the collection based on the learnt appearance models of the target images. To refine the unsatisfactory segmentation results, we tend to append more user strokes only on a small part of them and co-improve the results locally. The key objective next is to devise an effective co-optimization framework for propagating the refinement information to the rest images with similar incorrect segmentation parts and refining the results locally by taking the updated appearance models accordingly. We will further explore the co-matting techniques for those relevant images with translucent foreground objects. The confidence map for measuring the fidelity of the alpha mat is to be computed by using regression or other machine learning techniques. We plan to formulate the co-matting problem into an optimization framework based on defined objective function. An efficient co-matting algorithm is to be devised. We will develop a prototype which can efficiently produce high-quality segmentation results with few and friendly user interactions and support parallel computation for acceleration. The prototype should be easily generalized as a commercial software. Finally, we will explore the segmentation approaches for segmenting specific image collections such as surveillance and medical images. Based on the achievemtents, we plan to publish 20 papers on well-known international journals and conference, including at least 15 high-quality papers on ACM/IEEE Trans. or top level conferences. We will apply for four invention patents.
图像集分割是近年来图形学与视觉领域的研究热点,针对具有复杂和多样内容图像的图像集的分割仍是一个研究难点。本项目拟围绕图像集中图像的前背景联合分割和联合抠图涉及的关键问题进行探索,具体包括: 研究图像集中具有内容代表性的样本选取方法;探索图像集所包含各图像间关联性计算方法;基于样本的前、背景分割信息及图像间相关性,设计一个行之有效的算法实现图像集中图像的自动联合分割;对于初始分割结果不理想的目标图像,探索切实可行的协同优化方法以改进相关图像的分割结果;提出基于回归分析等机器学习方法的抠图置信度计算模型;定义图像联合抠图的目标优化框架和方程,提出联合抠图方法;研究实现图像集分割的高效并行算法并建立一个原型系统;探索图像集分割在公共安全和医学图像处理等领域的应用。在国内外重要刊物和会议上发表20篇以上论文,包含15篇顶级期刊(IEEE/ACM会刊或其他知名SCI期刊)或会议论文,申请专利4项。

结项摘要

作为本项目研究的核心,图像视频分割是图像视频处理领域经久的研究热点。关于同一前景,人们往往能够获得多张照片或多段视频,不同图像(视频)前景的相似性可以作为前景提取的先验,将其融入分割框架中可以帮助图像视频的前景提取,促进分割问题的解决。我们称针对具有相同或相似前景的多张图像(多段视频)的前景提取为图像视频的前景联合分割。在项目的支持下,课题组围绕图像视频前景联合分割及其应用展开深入研究,取得了系统性进展:.首先提出一种在多张图像间检测相似物体的方法,将该问题转化为特征变换的聚类分析问题,提出了能够针对变换进行聚类的非线性均值漂移算法,发展了均值漂移理论;其次,提出了样本驱动的图像联合分割方法,能对包含一定数量规模图像的图像集实现高效并行分割,突破了前人工作图像背景不同的假设和对所处理图像数量的限制;进而定义了图像协同抠图问题,提出了国际上第一个协同抠图方法,提出了抠图效果的置信度学习模型,采用局部抠图效果互优化的方式协同改进多张相关图像的抠图效果;再次,提出了视频前景的联合分割框架,提出了综合考虑纹理、运动等多维特征的时空超像素子空间聚类方法,是国际上较早能同时提取多段视频共同前景的方法,发布了视频联合分割数据集;此外,在应用方面,将联合分割的思想应用于遥感影像的目标变化检测,将目标物体空间和时间变化特征有机结合并融入联合分割的优化框架,综合利用时空特征检测目标变化。在项目的支持下,课题组还在内容敏感的多图像拼接显示、高光谱图像去噪增强、视频的矢量化以及内容的故事版表示、室内场景三维重建和纹理材质智能推荐等方面取得创新性成果。.报告研究成果的论文发表于IEEE Trans. Image Processing、IEEE Trans. Visualization and Computer Graphics、IEEE Trans. Multimedia、IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing以及AAAI、Pacific Graphics、软件学报等,申请或获授权发明专利多项,取得了较丰硕的科研成果,课题组在图像视频的前景联合分割方面的研究引起了较好的学术反响。课题组较圆满地完成了项目的研究。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(14)
A 3D shape descriptor based on spectral analysis of medial axis
基于中轴谱分析的 3D 形状描述符
  • DOI:
    10.1016/j.cagd.2015.08.004
  • 发表时间:
    2015-11
  • 期刊:
    Computer Aided Geometric Design
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    He Shuiqing;Choi Yi-King;Guo Yanwen;Guo Xiaohu;Wang Wenping
  • 通讯作者:
    Wang Wenping
Content-Aware Photo Collage Using Circle Packing
使用圆形包装的内容感知照片拼贴
  • DOI:
    10.1109/tvcg.2013.106
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Yu Zongqiao;Lu Lin;Guo Yanwen;Fan Rongfei;Liu Mingming;Wang Wenping
  • 通讯作者:
    Wang Wenping
Correlation-Preserving Photo Collage
保持相关的照片拼贴
  • DOI:
    10.1109/tvcg.2017.2703853
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Lingjie Liu;Guangmei Jing;Zhang Hongjie;Yanwen Guo;Zhonggui Chen;Wenping Wang
  • 通讯作者:
    Wenping Wang
Indoor scene modeling from a single image using normal inference and edge features
使用法线推理和边缘特征从单个图像进行室内场景建模
  • DOI:
    10.1007/s00371-016-1348-3
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    The Visual Computer
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Mingming Liu;Jun Wang;Yanwen Guo
  • 通讯作者:
    Yanwen Guo
基于辐照度的运动模糊图像去模糊
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国图象图形学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方贤勇;阚未然;周健;李黎;郭延文
  • 通讯作者:
    郭延文

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其他文献

基于自适应阈值和傅里叶函数拟合的镜头边界检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    软件学报(第九届中国计算机图形学大会)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘烽;郭延文;殷昆燕
  • 通讯作者:
    殷昆燕
样本驱动的半自动图像集前背景分割
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    计算机辅助设计与图形学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪粼波;郭延文;夏天辰;金国平
  • 通讯作者:
    金国平
基于调和映射的约束纹理映射
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    EI (First page)Source
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭延文;潘永娟;彭群生
  • 通讯作者:
    彭群生
骨架引导的网格模型圆柱面参数化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    计算机辅助设计与图形学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭潇晟;郭延文;郭凯;王文平
  • 通讯作者:
    王文平
基于相似性匹配的电网边缘终端数据隐私保护方法
  • DOI:
    10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2020.01.012
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    南方电网技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王雪纯;黄少平;许爱东;吴涛;郭延文;蒋屹新;张宇南
  • 通讯作者:
    张宇南

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

郭延文的其他基金

面向3D对象分析与生成的深度学习理论与方法
  • 批准号:
    62032011
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    296 万元
  • 项目类别:
    重点项目
室内场景图像的分析理解和三维重建及模拟技术研究
  • 批准号:
    61772257
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    61.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
骨架引导的网格模型圆柱参数化及其应用研究
  • 批准号:
    61073098
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    28.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
图像和视频纹理替换的关键技术研究
  • 批准号:
    60703084
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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  • 项目类别:
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知道了

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

        graph TD
          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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