【基金故事】2015年,中國發(fā)表的SCI論文中,62.1%的得到了它的資助;近年來,國家自然科學(xué)獎授獎成果,全部得到過它的支持。它,就是已有30年歷史的國家自然科學(xué)基金。在陜科大,有這么一批科研工作者,他們迎難而上、披荊斬棘,堅(jiān)持奮斗在科研第一線,在2016年的國家自然科學(xué)基金上終有斬獲。我們開辟【基金故事】欄目,聽他們講述科研項(xiàng)目與創(chuàng)新、自然基金準(zhǔn)備與申請背后的故事。
2016年國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目: 三維二值圖像連通體標(biāo)記處理的高速化研究
項(xiàng)目介紹:
圖1三維圖像
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)自動化、機(jī)器人視覺、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、模式識別等圖像處理的基礎(chǔ),其處理速度是影響整個系統(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)記處理的高速化問題具有重要的學(xué)術(shù)價值和現(xiàn)實(shí)意義。本項(xiàng)目通過確立鄰接體素的最佳檢查順序以減少處理當(dāng)前物體體素時鄰接體素的檢查次數(shù),采用適用于多個等價標(biāo)號合并處理的數(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。
申請人:電氣與信息工程學(xué)院趙曉講師。
項(xiàng)目研究重點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn):
圖2缺陷圖
圖3二值圖像
圖4標(biāo)記后的圖像
工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量同步無損自動檢測(如圖2所示),生物醫(yī)學(xué)圖像分析,車輛牌照號碼自動識別等系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)越來越多的借助圖像處理和模式識別技術(shù)解決,檢測圖像中物體個數(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物體特征的前提,是圖像模式識別領(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)號值進(jìn)行標(biāo)記,圖4為經(jīng)過連通體標(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)算圖像中物體個數(shù)、面積、周長等形狀特征。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,所以一直是圖像識別系統(tǒng)中的瓶頸問題。
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,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)自動化、機(jī)器人視覺、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。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人研究方向:
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人趙曉講師,主要研究方向?yàn)閳D像處理、模式匹配等。2001年7月進(jìn)入陜西科技大學(xué),目前在電信學(xué)院從事教學(xué)科研工作。趙曉講師先后主持和參與國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、陜西省科技項(xiàng)目、陜西省教育廳專項(xiàng)等6項(xiàng),主持并完成橫向項(xiàng)目5項(xiàng)。在《IEEE Transactions On Image Processing》、《IEICE Transactions on Information and Systems》等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文20余篇,申請發(fā)明專利3項(xiàng)。榮獲陜西省高等學(xué)??茖W(xué)技術(shù)二等獎1項(xiàng)(第2)。
國家自然科學(xué)基金申報認(rèn)識:
“從事科研時間短”、“行業(yè)內(nèi)缺乏知名度”等問題是青年基金申請者普遍存在的現(xiàn)狀,于是申請書撰寫的質(zhì)量成為青年基金申請成功的重要因素。
(1)確定研究主題,認(rèn)真撰寫申請書。以國家自然基金項(xiàng)目資助基礎(chǔ)研究工作為宗旨,總結(jié)、分析已有的研究工作,認(rèn)真論證擬定項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)和研究意義,確定研究主題。開始著手申請書撰寫前,最好學(xué)習(xí)、掌握一定的申請書撰寫的方法、技巧及注意事項(xiàng),此方面可以從學(xué)校及學(xué)院等層面組織的“關(guān)于如何撰寫申請書”的報告及各種網(wǎng)絡(luò)論壇上獲取幫助。有了這些基礎(chǔ)后,緊扣研究主題,認(rèn)真構(gòu)思、反復(fù)推敲各部分內(nèi)容的構(gòu)成、文字組織、圖形設(shè)計(jì)等。
(2)多聽取他人意見完善申請書的內(nèi)容。項(xiàng)目主要參與人何立風(fēng)教授從申請書內(nèi)容的凝練到呈現(xiàn)方式等多方面提出了重要的指導(dǎo)意見,經(jīng)歷了十多稿的修改才最終確定了申請書的內(nèi)容。我院領(lǐng)導(dǎo)非常重視基金的申請工作,從校外請來專家面對面對申請書進(jìn)行把脈、診斷,并在校內(nèi)及校外找專家評審申請書,所提指導(dǎo)意見對申請書的進(jìn)一步完善幫助很大。另外,我還向同研究所經(jīng)驗(yàn)豐富的同事請教,他們從內(nèi)容的編排到圖形的展示等提出了寶貴意見。多領(lǐng)域、不同學(xué)科的專家的指導(dǎo)意見幫助我進(jìn)一步完善了申請書的內(nèi)容,提高了申請書的質(zhì)量。
(3)做到申請書的撰寫嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致。除了認(rèn)真凝練項(xiàng)目的立論依據(jù)、研究內(nèi)容、研究方案、可行性分析、創(chuàng)新點(diǎn)等主要內(nèi)容外,還應(yīng)該做到杜絕申請書中標(biāo)點(diǎn)符號使用不當(dāng)、錯別字等低級錯誤,認(rèn)真檢查所有參考文獻(xiàn)的格式是否一致,核對經(jīng)費(fèi)預(yù)算是否合理…… 申請書中任何一處小的錯誤,都有可能成為導(dǎo)致申請書被拒的理由,所以申請書的撰寫一定做到嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致。
(核稿:崔楠 編輯:杜楊 學(xué)生編輯:康松磊)