数字图像分割算法优化及并行化实现

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1、硕士学位论文ＴＨＥＳ＇ＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＳＤＥＧＲＥＥ论文题目数字图像分割算法优化及并行化实现作者陈宇轩学院软件学院专业软件工程指导教师朱志良教授陈延伟教授备注二零一六年十二月分类号密级ＵＤＣ：学位论文数字图像分割算法优化及并行化实现作者姓名：陈宇轩指导教师：朱志良教授东北大学软件学院陈延伟教授立命馆大学情报理工学部申请学位级别：硕士学科类别：专业学位学科专业名称：软件工程？２０？１６年１２月

2、论文提交日期：２０１６年１２月论文答辩日期、Ａ＾：答辩委员会主席学位授予日期：４、匕‘可评阅人：Ａ叫东北大学２０１６年１２月ＡＴｈｅｓｉｓｉｎＳｏｆｔｗａｒｅＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＯｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄＰａｒａｌｌｅｌｉｚａｔｉｏｎｐＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｅＳｅｍｅｎｔａｔｉｏｎＡｌｏｒｉｔｈｍｇｇＢＹｕｘｕａｎＣｈｅｎｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＺｈｉｌｉａｎＺｈｕｐｇＰｒｏｆｅｓｓｏｒＹａ

3、ｎｗｅｉＣｈｅｎＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１６独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过一的材料。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。１３学位论文作者签名：／日期学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论

4、文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论。文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：一半年口一年口年半口两年■多学位论文作者签名：诉巧獅签名：Ｊ１丄签字日期１：扣签字日期－Ｉ－％东北大学硕士学位论文摘要数字图像分割算法优化及并ｆｉ１化实现摘要随着计算机科学技术的快速发展，多媒体技术和数字图像处理技术的日趋成熟，人们与信息的交互愈发频

5、繁。相比文字与语音，，图像可以展示更加丰富的信息因而成为了人们的一种重要信息来源。图像分析是对图像感兴趣的目标进行观测的方法，对于理，常被用来对图像建立整体描述。图像分割是图像分析的重要组成部分解和分析图像信息有着极大的作用，才。只有先通过图像分割将感兴趣的目标分离一。能在此基础上对目标进步处理，进行特征提取和测量操作然而随着图像分辨率一，，己成为的增大图的复杂度也随之增大，计算速度愈发缓慢个亟待解决的问题。本文分析了基于图论的图像分割算法的理论及其研宂现状，研宄了并行化的基础知识和具体实现

6、，分别给出了对算法两个步骤的优化。首先针对无向图复杂度大的问题，，本文提出了新的能量函数系数用以评估该像素点属于前景的概率和该像。－素点属于背景的概率的差异以此为基础，对ｔｌｉｎｋｓ（无向图中顶点与源点和汇点一－ｌｉｎｋ相连的边）的数量进行缩减，，舍弃每对ｔｓ中权值较小的条边将保留的边通过新的能量函数系数进行加权计算，降低无向，在保证不影响图像分割结果的同时图的复杂度，本文改进压入与重标记的具体过程，。然后针对算法运行速度慢的问题将压入操作划分为Ｐｕｓｈ和Ｐｕｌｌ两步独立完成，并引入新的重标记

7、操作，减少算法迭一，。最后，将上述两步改进结合在起代次数提高算法运行速率，综合提升算法整体运行效率。本文采用了三幅基准图像作为测试数据，运用并行化的理论，充分利用ＣＵＤＡ体系结构的特性，对算法进行并行实现，并设计对比实验来验证本文算法改进点的有效性，。最终的实验结果表明本文提出的图像分割算法改进点能成倍的提升算法运行效率。关键词：图像分割；能量函数；压入与重标记；并行化；ＣＵＤＡ－ＩＩ－东北大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄＰａｒａｌｌｅｌｉｚａ

8、ｔｉｏｎＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＤｉｉｔａｌＩｍａｅＳｅｍｅｎｔａｔｉｏｎＡｌｏｒｉｔｈｍｇｇｇｇＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｄｉｇｉ