【基金故事】③趙曉：緊扣主題 嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致

隨著各種三維成像技術(shù)的快速發(fā)展，三維圖像已被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)自動(dòng)化、機(jī)器人視覺(jué)、工業(yè)制造、虛擬現(xiàn)實(shí)和醫(yī)療等領(lǐng)域。連通體標(biāo)記處理作為物體特征提取、模式識(shí)別等圖像處理的基礎(chǔ)，其處理速度是影響整個(gè)系統(tǒng)性能的重要因素。鑒于三維圖像的體素?cái)?shù)巨大、體素之間的連接關(guān)系復(fù)雜（如圖1所示），因此，如何解決三維二值圖像的連通體標(biāo)記處理的高速化問(wèn)題具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本項(xiàng)目通過(guò)確立鄰接體素的最佳檢查順序以減少處理當(dāng)前物體體素時(shí)鄰接體素的檢查次數(shù)，采用適用于多個(gè)等價(jià)標(biāo)號(hào)合并處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及合并順序，提出高效的三維二值圖像連通體標(biāo)記算法；基于醫(yī)療等實(shí)際應(yīng)用中三維二值圖像的物體多為實(shí)心體的特征，提出面向超級(jí)體素（段、基本立方塊）的三維二值圖像連通體標(biāo)記的高速算法及基于一次掃描的物體體積計(jì)算算法。從多角度探索實(shí)現(xiàn)三維二值圖像連通體標(biāo)記處理的高速化算法。

申請(qǐng)人：電氣與信息工程學(xué)院趙曉講師。 

工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量同步無(wú)損自動(dòng)檢測(cè)（如圖2所示），生物醫(yī)學(xué)圖像分析，車輛牌照號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別等系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)越來(lái)越多的借助圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)解決，檢測(cè)圖像中物體個(gè)數(shù)、提取它們的面積等特征是不可或缺的處理，而連通體標(biāo)記處理是提取圖像中各個(gè)物體特征的前提，是圖像模式識(shí)別領(lǐng)域里極為重要的基本處理之一。

連通體是二值圖像中相互連接在一起的物體像素區(qū)域，圖3所示的二值圖像中含有4個(gè)連通區(qū)域。連通體標(biāo)記處理是將二值圖像中屬于同一連通體的所有物體像素用唯一的標(biāo)號(hào)值進(jìn)行標(biāo)記，圖4為經(jīng)過(guò)連通體標(biāo)記處理后的二值圖像。在連通體標(biāo)記處理的基礎(chǔ)上可以計(jì)算圖像中物體個(gè)數(shù)、面積、周長(zhǎng)等形狀特征。由于連通體標(biāo)記處理與連通體的形狀、結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，不同于圖像二值化、去噪聲、平滑化等處理那樣僅靠局部和順序處理完成，連通體標(biāo)記處理必須完整地處理整幅圖像，很難進(jìn)行優(yōu)化，所以一直是圖像識(shí)別系統(tǒng)中的瓶頸問(wèn)題。

三維圖像比二維圖像有更為豐富的表現(xiàn)力。比如三維醫(yī)療圖像，可以將看不見的人體器官“真實(shí)”地顯示出來(lái)，從而有助于醫(yī)生獲取全面的信息，提高診斷的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。在這一應(yīng)用場(chǎng)合下，病灶在圖像中呈現(xiàn)為連通體，如何快速而準(zhǔn)確地獲取連通體的特征信息，是實(shí)現(xiàn)三維圖像上自動(dòng)醫(yī)療診斷的前提。隨著各種三維成像技術(shù)的快速發(fā)展，三維圖像被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)自動(dòng)化、機(jī)器人視覺(jué)、工業(yè)制造、虛擬現(xiàn)實(shí)等諸多領(lǐng)域，所以三維二值圖像的連通體標(biāo)記處理的研究成果具有廣泛的應(yīng)用前景。