基于分形理論的浮游植物顯微圖像識別研究.pdf

1、海洋浮游植物分類是海洋生態(tài)環(huán)境研究和海洋調(diào)查的重要內(nèi)容，本文選題來源于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“中國海常見浮游植物種類細(xì)胞圖像識別”(編號：60572064)，通過采集細(xì)胞藻種不同生長時期、不同角度的多視點(diǎn)圖像，以分形理論為基礎(chǔ)，對浮游植物細(xì)胞顯微圖像識別進(jìn)行了研究。 分形理論是現(xiàn)代非線性科學(xué)研究中一個十分活躍的數(shù)學(xué)分支，在圖像處理方面獲得了廣泛應(yīng)用，特別是在信息技術(shù)發(fā)展的今天它成為計(jì)算機(jī)智能和非線性科學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。其中分形編碼

2、由于具有高壓縮比的潛力而得到了迅速發(fā)展，近年來分形編碼已經(jīng)開始應(yīng)用到圖像識別領(lǐng)域。 分形鄰距是針對已經(jīng)進(jìn)行了分形編碼的圖像而定義的一種計(jì)算圖像間相似程度的測距方式。由于分形編碼攜帶了圖像空間域的分布特征，而且分形編碼的吸引子具有唯一不變性的特點(diǎn)，因而可以用于圖像匹配，進(jìn)而達(dá)到分類識別的目的。 本文基于分形理論，以分形編碼為基礎(chǔ)，深入研究了分形鄰距圖像匹配方法，并針對浮游植物細(xì)胞顯微圖像，對傳統(tǒng)方法進(jìn)行了一定的改進(jìn)，通過實(shí)

3、驗(yàn)證明，改進(jìn)方法較傳統(tǒng)方法具有更好的識別效果。主要工作包括： 1、傳統(tǒng)的分形鄰距反映的是待匹配圖像和目標(biāo)圖像經(jīng)過1次迭代后的解碼圖像的相似程度，而在迭代解碼1次的情況下，解碼圖像并不能很好的收斂而且容易產(chǎn)生方塊效應(yīng)。本文針對浮游植物顯微圖像，對分形鄰距的圖像匹配方法進(jìn)行了一定的改進(jìn)，在幾乎不影響解碼效率的前提下，將解碼過程中的迭代次數(shù)調(diào)整為4次，從而使解碼后的圖像能夠更好收斂于吸引子(目標(biāo)圖像)的同時也消除了方塊效應(yīng)。通過實(shí)驗(yàn)，

4、將改進(jìn)的分形鄰距用于浮游植物細(xì)胞顯微圖像匹配，較傳統(tǒng)分形鄰距方法得到了較好的識別結(jié)果，從而驗(yàn)證了改進(jìn)方法的有效性和可靠性。 2、對于浮游植物顯微圖像，分形鄰距識別方法也存在一定的局限性，在藻種圖像拍攝過程中，由于拍攝條件以及拍攝對象的不同，采集的圖像會存在光照不均和拍攝角度上的差異。對于光照條件及拍攝角度相差較大的圖像來說，直接使用分形鄰距進(jìn)行圖像匹配會產(chǎn)生較大的誤差進(jìn)而影響識別效果。而由于奇異值分解具有旋轉(zhuǎn)不變性和光照不變性等