《變形曲線曲面主動輪廓模型方法》對可變形曲線曲面主動輪廓模型的建模理論和方法進行了介紹，著重對參數(shù)主動輪廓模型中的外力場構造、內部能量和外部能量函數(shù)的選擇、微分方程的數(shù)字離散化方法、演化曲線曲面的優(yōu)化等內容進行了闡述，對幾何主動輪廓模型中的多目標輪廓曲線曲面提取、拓撲結構的自適應變化、符號距離函數(shù)的重新初始化、基于概率統(tǒng)計的水平集模型和全局主動輪廓模型等內容進行了詳細的討論，為自由曲線曲面的變形和圖像信息的圖形化建模提供了理論依據(jù)。給出了常用模型算法的Matlab源程序代碼，為進一步的研究提供了實驗基礎。
《變形曲線曲面主動輪廓模型方法》可作為計算機應用專業(yè)和電子信息專業(yè)研究生的授課教材使用，也可以作為計算機圖形學和圖形圖像處理愛好者的專業(yè)參考書使用。
第1章 概述
1.1 引言
1.2 變形曲線曲面模型
1.2.1 變形曲線曲面幾何模型
1.2.2 變形曲線曲面物理模型
1.3 主動輪廓模型
1.3.1 參數(shù)主動輪廓模型
1.3.2 幾何主動輪廓模型
1.4 國內外研究現(xiàn)狀評述
第2章 自適應梯度矢量流模型
2.1 引言
2.2 主動輪廓模型的數(shù)學表示
2.3 主動輪廓能量最小化條件
2.4 自適應梯度矢量流模型
2.4.1 梯度矢量流特性分析
2.4.2 自適應梯度矢量場
2.4.3 自適應外部力
2.5 模型的離散化及數(shù)字化求解
2.5.1 模型的離散化
2.5.2 算法實現(xiàn)步驟
2.6 實驗結果與分析
2.7 本章 小結
第3章 離散化能量優(yōu)化模型
3.1 引言
3.2 動態(tài)規(guī)劃主動輪廓模型
3.2.1 模型的表示
3.2.2 能量函數(shù)的離散化
3.3 動態(tài)規(guī)劃主動輪廓模型算法步驟和實現(xiàn)
3.4 貪婪蛇算法主動輪廓模型
3.4.1 貪婪蛇模型
3.4.2 輪廓曲線曲率的計算
3.4.3 圖像能的正則化
3.5 貪婪法主動輪廓模型算法步驟和實現(xiàn)
3.5.1 算法步驟
3.5.2 對比實驗及分析
3.6 本章 小結
第4章 高效能量組合模型
4.1 引言
4.2 組合模型中的圖像能
4.2.1 基于邊的圖像能量計算
4.2.2 基于區(qū)域的圖像能量計算
4.2.3 聯(lián)合圖像能量計算
4.3 組合模型中的內部能量
4.4 組合模型中的外部約束能量
4.5 各能量項偏導數(shù)的計算
4.5.1 梯度量值的圖像能偏導
4.5.2 聯(lián)合圖像能的偏導
4.5.3 內部能的編導
4.5.4 約束能的偏導
4.6 本章 小結
第5章 共軛梯度B-樣條模型
第6章 拓撲結構自適應模型
第7章 離散小波變形曲線曲面模型
第8章 多目標輪廓Mumford-Shah水平集模型
第9章 快速水平集演化模型
第10章 先驗形狀水平集統(tǒng)計模型
第11章 全局主動輪廓模型
第12章 主動輪廓模型在人眼疲勞檢測中的應用
附錄 部分模型算法Matlab源程序代碼
參考文獻
Xu等人提出的梯度矢量流場GVF方法，就是把圖像中映射所得的邊緣梯度矢量，用一對線性偏微分方程進行擴散，通過求解能量泛函的最小化過程，使得目標輪廓的邊緣梯度信息能夠擴散到圖像所在的整個區(qū)域，得到一個目標輪廓的密集矢量場，主動輪廓曲線在這樣一個矢量場的作用下，可以順利地收斂到目標輪廓。GVF方法擴大了力場的作用范圍，部分解決了對初始位置敏感的問題，能夠使主動輪廓曲線收斂到凹陷區(qū)域。Ning等人提出了基于法線方向的梯度矢量流NGVF（Normal Gradient Vector Flow）方法，它對GVF方法中的Laplacian項進行了分解，保留了其法線方向的分量，而去除了其切線方向的分量，從而改善了擴散的梯度矢量場性能。但是，對于工程表面中經常出現(xiàn)的深凹區(qū)域和瓶頸區(qū)域仍然無法實現(xiàn)。
針對所述問題，本章首先論述了主動輪廓變形曲線曲面能量極小化的基本原理，分析了梯度矢量流場的特性和存在的局限性，提出了自適應梯度矢量流輪廓提取方法，并給出了數(shù)字化求解方案。為了增加梯度矢量流場在凹陷處的強度，改進梯度矢量流場的性能，在原梯度矢量流場的基礎上，引入調節(jié)因子，增強邊緣附近數(shù)據(jù)項梯度的影響，減少擴散項帶來的平滑效果；在主動輪廓曲線變形過程中，附加一個動態(tài)的法向自適應力，它根據(jù)正在進化的主動輪廓所處的矢量場的位置，按照輪廓曲線的幾何形狀自行確定輪廓的收斂方向，改進主動輪廓變形過程中的引導力。把此動態(tài)力和改進后的靜態(tài)梯度矢量流場力疊加，既保持了CVF方法中對主動輪廓曲線具有較大捕捉范圍的優(yōu)勢，雙力的疊加又加快了其收斂速度，深度凹陷和瓶頸問題也得以很好的解決。
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