硅藻門浮游生物的圖像分割和特征提取.pdf

1、藻類浮游生物是海洋中重要的初級生產(chǎn)者，是海洋動(dòng)物直接或間接的餌料。此外，藻類浮游生物還能富集污染物質(zhì)，所以研究藻類浮游生物在海洋漁業(yè)以及海洋環(huán)境保護(hù)等方面具有重大意義。在傳統(tǒng)的藻類研究中，顯微觀測、形狀分析以及計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)等是最基本和最常用的手段。這些方法主要靠人工操作，具有勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、容易出錯(cuò)及數(shù)據(jù)不易保存和處理的缺點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)迅速發(fā)展的今天，利用圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)藻類細(xì)胞的自動(dòng)識別分類與分析是今后藻類研究的發(fā)

2、展趨勢。然而，由于藻類細(xì)胞復(fù)雜多樣且內(nèi)部紋理極其復(fù)雜，傳統(tǒng)的圖像分割算法對藻類圖像分割難以取得滿意的效果。本文主要研究硅藻門藻類細(xì)胞的圖像分割以及特征提取，并針對硅藻門藻類細(xì)胞的特點(diǎn)提出了具體的解決方法，為后續(xù)的分類識別提供了一定的理論依據(jù)。
　　 首先，本文介紹了浮游藻類研究的重要意義以及國內(nèi)外藻類分析識別技術(shù)的研究發(fā)展現(xiàn)狀，對各種方法進(jìn)行了分析和比較，總結(jié)了各方法的性能優(yōu)缺點(diǎn)及存在的問題。還介紹了國內(nèi)外圖像處理技術(shù)在浮游藻類

3、識別分類方面的研究概況，并分析了其存在的問題。針對硅藻門藻類細(xì)胞本身具有復(fù)雜的自然屬性和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)圖像分割方法有著難以克服的缺陷。本文經(jīng)過研究各種圖像分割方法及實(shí)驗(yàn)對比，提出了基于C-V模型的圖像分割方法對硅藻門藻類細(xì)胞圖像進(jìn)行分割，取得了很好的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了該方法的實(shí)用性和有效性。
　　 然后，在圖像分割的基礎(chǔ)上，本文對硅藻門藻類細(xì)胞圖像在形狀、顏色、紋理三個(gè)方面進(jìn)行了特征提取。在形狀特征方面，本文提取了矩形度、

4、弧形度、曲率等幾何特征；在顏色特征方面，本文采用顏色直方圖的方法對硅藻細(xì)胞圖像進(jìn)行顏色特征提取，并進(jìn)行相似度計(jì)算；在紋理特征方面，本文采用灰度共生矩陣來提取硅藻細(xì)胞圖像的紋理。最后通過大量實(shí)驗(yàn)選擇有效的特征并進(jìn)行組合，驗(yàn)證了這些特征提取方法的可行性和有效性。
　　 在VC平臺(tái)下，本文設(shè)計(jì)開發(fā)了具有圖像預(yù)處理、硅藻細(xì)胞圖像分割、形狀、顏色、紋理特征提取等功能的應(yīng)用系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)了高精度、快速的硅藻細(xì)胞圖像分割和特征提取。