目的機(jī)器視覺(jué)研究及其在皮膚癥狀識(shí)別中的應(yīng)用.pdf

1、目的視覺(jué)是近年來(lái)機(jī)器視覺(jué)的研究熱點(diǎn)，目的視覺(jué)強(qiáng)調(diào)視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)具有主動(dòng)感知能力，應(yīng)基于一定的任務(wù)或目的。鑒于目的視覺(jué)的重要性，智能皮膚診斷的實(shí)用性，以顯微皮膚圖像癥狀識(shí)別為切入點(diǎn)，研究基于目的機(jī)器視覺(jué)的皮膚癥狀圖像的分析和處理方法，建立相應(yīng)的算法模型及其芯片實(shí)現(xiàn)方案。本課題主要研究?jī)?nèi)容，包括目的機(jī)器視覺(jué)(皮膚圖像處理)的算法模型建立、基于51內(nèi)核的MV-01高性能微處理器IP核設(shè)計(jì)、基于多處理器的目的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì)。主要工作和成果包

2、括以下幾個(gè)方面： 1、皮膚圖象的預(yù)處理對(duì)于皮膚圖像提出一種基于二進(jìn)小波變換、計(jì)算二階小波分解模值、以動(dòng)態(tài)閾值法消除局部極大值的去噪方法，使重構(gòu)的圖像能消除汗毛等噪聲而保留圖像的邊緣和細(xì)節(jié)。本方法不僅適用于皮膚癥狀圖像的消噪，亦可應(yīng)用于如基因陣列圖等其他的消噪處理；提出一種針對(duì)皮膚癥狀的自適應(yīng)圖像分割方法。將皮膚圖像從RGB彩色空間轉(zhuǎn)換到HSI彩色空間，用S(飽和度)來(lái)表示圖像信息，這樣不僅能將原先的三維處理簡(jiǎn)化為一維處理，而且保

3、留了圖像的顏色信息。以皮膚癥狀圖像的S域標(biāo)準(zhǔn)差σ為判據(jù)，當(dāng)σ較大時(shí)，采用最大類間方差動(dòng)態(tài)閾值法，當(dāng)σ較小時(shí)，采用改進(jìn)的S域動(dòng)態(tài)閾值分割法，使得即可解決大動(dòng)態(tài)范圍圖像標(biāo)準(zhǔn)差的圖像分割問(wèn)題，又可提高分割精度。 2、皮膚圖像的特征提取、選擇和癥狀識(shí)別從皮膚顯微圖像中提取癥狀皮膚圖像和選取相應(yīng)的分割圖后，通過(guò)對(duì)皮膚癥狀的分類研究建立皮膚特征檢測(cè)提取策略，從而提出一組包括癥狀面積、最大/最小直徑、癥狀內(nèi)部的及邊緣的顏色在內(nèi)的癥狀圖像處理特

4、征。在此基礎(chǔ)上提出一種基于回歸分析法的反映這些處理特征量之間的線性關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)檢測(cè)出它們之間的相關(guān)性，選擇那些回歸建模過(guò)程中不相關(guān)的特征重構(gòu)特征向量，從而找出線性獨(dú)立的特征參數(shù)，可顯著降低特征空間維數(shù)；采用統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別中的基于距離函數(shù)的模式分類方法，建立一組基于馬氏距離函數(shù)識(shí)別的判據(jù)準(zhǔn)則，這比常用的基于歐氏距離函數(shù)的準(zhǔn)則可減少誤判，從而可簡(jiǎn)化運(yùn)算和提高對(duì)癥狀的識(shí)別率。 3、MV-01處理器及機(jī)器視覺(jué)處理器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一種

5、基于51架構(gòu)的，指令系統(tǒng)與8051完全兼容，功能上針對(duì)機(jī)器視覺(jué)處理的8位微控制器(MV-01)，有如下創(chuàng)新性特點(diǎn)：①將標(biāo)準(zhǔn)8051核的64kB數(shù)據(jù)空間和64kB程序空間分別擴(kuò)充為16MB數(shù)據(jù)空間和16MB程序空間；②設(shè)計(jì)了堆棧跟蹤功能，利用廉價(jià)的片外存儲(chǔ)器作為備用堆棧區(qū)，實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)外堆棧區(qū)的無(wú)縫連接；③設(shè)計(jì)了多級(jí)復(fù)位管理功能，便于多核處理器、片上系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)；④設(shè)計(jì)了雙DPTR，特別適合大塊數(shù)據(jù)傳送，相比用單DPTR進(jìn)行數(shù)據(jù)塊操作，速度提

6、升了40％。給出了一種采用SCMP(single-chipmultiprocessor)結(jié)構(gòu)的視覺(jué)處理器實(shí)現(xiàn)方案，主要的特點(diǎn)是：①設(shè)計(jì)了公共存儲(chǔ)器總線切換器，可解決多處理器共享數(shù)據(jù)的問(wèn)題；②設(shè)計(jì)了一種交叉I/O口的硬件結(jié)構(gòu)，能解決多處理器之間的信息、命令、狀態(tài)的互傳；③給出了基于皮膚診斷的目的視覺(jué)的多任務(wù)劃分和分配方案，該方案可簡(jiǎn)化機(jī)器視覺(jué)的運(yùn)算，并將常用圖像處理算法集成在后端處理器中，使用戶無(wú)需參與后端處理器的工作，提高了操作的簡(jiǎn)便性

7、。 本課題研究屬于目的機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。在本文中，針對(duì)皮膚癥狀圖像的特點(diǎn)，開(kāi)拓性地提出了一整套機(jī)器視覺(jué)處理的方法，這些方法包括如何對(duì)皮膚顯微圖像進(jìn)行預(yù)處理、分割、特征提取、特征選擇和識(shí)別分類，經(jīng)過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)比較驗(yàn)證了所提方法的有效性和可行性，成功地將機(jī)器視覺(jué)處理技術(shù)應(yīng)用于皮膚顯微診斷。雖然本文的具體目標(biāo)對(duì)象是皮膚診斷，但若將本視覺(jué)處理系統(tǒng)配上相關(guān)的知識(shí)庫(kù)，亦可運(yùn)用于其它的各種目的對(duì)象應(yīng)用場(chǎng)合，如基因點(diǎn)陣序列的識(shí)別、文物