面向实时图像识别的物体基本形状特征提取的高速化研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61471227
  • 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:
    F0116.图像信息处理
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Extracting basic shape features of objects in a binary image, such as area, perimeter, circularity ratio, bounding box, geometric center, Euler number, contour etc. is indispensable to almost all image recognition systems. For pattern recognition in real-time image processing systems such as online detection, robot vision, auto-driving system, and optical imaging guidance weapon systems, where dozens or hundreds of images should be processed in a second, in order to have more time for complicated object recognition processing, it is necessary to extract basic shape features of objects in images as faster as possible. In this project, we will try to speed up the process of extracting basic shape features of objects in a binary image by three ways: First, we will propose more efficient connected component labeling algorithm and Euler number computing algorithm by reducing the times for checking neighbor pixels; Second, we will propose an integrated algorithm for extracting various shape features of objects in a binary image simultaneously by use of the related intermediate information obtained during the process of connected component labeling; Lastly, based on the algorithms mentioned above, we will propose the related algorithms suitable for hardware implementation and parallel processing, and implement them by use of FPGA. By the achievements of this project, the processing time for extracting shape features of objects in a binary image will decrease a lot, and the performance of real-time image recognition systems can be improved greatly. Thus, our research can make some contributions for the development of computer science and artificial intelligence.
提取二值图像中物体的基本形状特征(面积、周长、圆形度、边界框、形心、欧拉数、轮廓等)是大多数图像识别系统中不可或缺的底层处理。在每秒钟要处理几十上百张图像的高速在线检测、机器人视觉、自动驾驶及光学成像制导等实时图像识别系统中,提取物体的基本形状特征的速度直接关系到系统的整体性能。本项目将从三个方面实现物体基本形状特征提取的高速化:通过减少对邻接像素的检测次数来加快相关处理,提出比现有方法更有效的连通域标记算法及欧拉数计算算法;开创性地提出通过利用在对图像进行连通域标记处理时保存的相关信息来快速提取图像中各个物体的各种形状特征的综合算法;对上述提出的算法进行分析,提出适合硬件安装及并行处理的相应算法并用FPGA加以实现。本项目的研究成果将大大缩短从二值图像中提取物体基本形状特征的处理时间,为提高以机器视觉为代表的实时图像识别系统的性能提供支持,为推动计算机科学和人工智能的进步做出贡献。

结项摘要

随着计算机技术的发展,图像分析与识别成为国内外众多学者研究的热点,在工业、农业、医疗、环境和军事等领域具有广泛的应用前景。提取二值图像中物体的基本形状特征(面积、周长、圆形度、边界框、形心、欧拉数、轮廓等)是大多数图像识别系统中不可或缺的底层处理。在每秒钟要处理几十上百张图像的高速在线检测、机器人视觉、自动驾驶及光学成像制导等实时图像识别系统中,提取物体的基本形状特征的速度直接关系到系统的整体性能,为此,本项目开展了针对实时图像识别的物体基本形状特征提取高速化处理问题的关键理论和方法的系统研究,通过利用处理过的像素信息、同时处理多行等手段减少对邻接像素的检测次数达到加快相关处理的目的,提出比现有方法更有效的连通域标记算法及欧拉数计算算法;提出了在进行连通域标记处理的同时计算欧拉数的方法;并基于上述算法提出了提取图像中各个物体的各种形状特征的快速算法;对上述提出的算法进行分析,提出适合硬件安装及并行处理的相应算法以及用FPGA加以实现等解决方案,并在多种不同的图像测试数据集上测试了所有所提算法的正确性和有效性。本项目的开展取得一系列创新性成果,大大缩短从二值图像中提取物体基本形状特征的处理时间,为提高以机器视觉为代表的实时图像识别系统的性能提供支持,为推动计算机科学和人工智能的进步做出了贡献。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(6)
专利数量(7)
A novel bit-quad-based Euler number computing algorithm.
一种新颖的基于位四元的欧拉数计算算法
  • DOI:
    10.1186/s40064-015-1511-8
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    SpringerPlus
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yao B;He L;Kang S;Chao Y;Zhao X
  • 通讯作者:
    Zhao X
一种快速二值图像欧拉数算法
  • DOI:
    10.19304/j.cnki.issn1000-7180.2017.07.010
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    微电子学与计算机
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚斌;何立风;康世英;赵晓;巢宇燕
  • 通讯作者:
    巢宇燕
Bit-Quad-Based Euler Number Computing
基于位四元的欧拉数计算
  • DOI:
    10.1587/transinf.2017edp7012
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    IEICE TRANSACTIONS ON INFORMATION AND SYSTEMS
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    Yao Bin;He Lifeng;Kang Shiying;Zhao Xiao;Chao Yuyan
  • 通讯作者:
    Chao Yuyan
A Further Improvement on Bit-Quad-Based Euler Number Computing Algorithm
基于位四元的欧拉数计算算法的进一步改进
  • DOI:
    10.1587/transinf.2015edl8159
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    IEICE TRANSACTIONS ON INFORMATION AND SYSTEMS
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    Yao Bin;He Lifeng;Kang Shiying;Zhao Xiao;Chao Yuyan
  • 通讯作者:
    Chao Yuyan
An efficient two-scan algorithm for computing basic shape features of objects in a binary image
一种计算二值图像中物体基本形状特征的高效两次扫描算法
  • DOI:
    10.1007/s11554-016-0626-7
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Journal of Real-Time Image Processing
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    何立风;任喜伟;赵晓;姚斌
  • 通讯作者:
    姚斌

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其他文献

一种高效的模式串匹配算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    陕西科技大学
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    --
  • 作者:
    赵晓;何立风
  • 通讯作者:
    何立风
基于引导系数加权和自适应图像增强去雾算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    微电子学与计算机
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李笑
油水界面测量过程中自适应阈值聚类优化算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任喜伟;何立风;姚斌;宋安玲;钟岩;刘艳玲
  • 通讯作者:
    刘艳玲
一种三维图像欧拉数快速计算方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    陕西科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚斌;何立风;康世英;赵晓
  • 通讯作者:
    赵晓
复杂路径上空过渡区域低频电波传播损耗求解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周丽丽;白学胜;穆中林;蒲玉蓉;席晓莉;何立风
  • 通讯作者:
    何立风

其他文献

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AI项目思路

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何立风的其他基金

复杂物体形状特征及孔洞特征的高速提取
  • 批准号:
    61971272
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准年份:
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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

        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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