一种基于各向异性热核分析的三维图像多尺度特征提取方法技术

本发明专利技术提出一种基于各向异性热核分析的三维图像多尺度特征提取方法,包括如下步骤：（1）借助于黑塞矩阵的特征值和特征向量，设计一种三维图像局部几何结构的向量化表示方法；（2）基于定义的向量场，在三维图像上数学严格地定义了一种各向异性热传递描述模型；（3）基于定义的各向异性热传递模型，提出用黑塞矩阵的第一特征值来定义热量场；（4）通过引入特征保持的下采样方法，设计了一种由粗到细的层次化的热核加速策略；本发明专利技术的算法最核心的思想是：通过将局部和全局特征结构融入到各向异性热传递的理论框架来实现三维图像的多尺度特征提取。

【技术实现步骤摘要】
—种基于各向异性热核分析的三维图像多尺度特征提取方法
本专利技术涉及基于各向异性热核分析的三维图像多尺度特征提取方法，具体涉及一种基于热核理论的三维医学图像分析模型，通过将图像的局部和全局谱分析融入到热传递的理论框架中，实现鲁棒的多尺度点特征提取。
技术介绍
三维医学影像数据分析的数学建模方法涉及到热核理论应用、图像特征提取和基于热扩散的图像处理三个方面。在热核理论应用方面:近年来，物理上的热核和热扩散理论在计算机图形图像处理领域受到了众多研究者的青睐，已在二维流形的多尺度特征提取、平滑处理以及形状检索等方面得到了广泛应用。其中，最重要的原因是:热核天然地蕴含了多尺度的性质，并具有等距变换不变性，这对图形或图像的鲁棒特征提取具有重要意义。如:一种尺度不变的热核信号计算方法被提出，并被应用于形状检索，取得了较好的效果。同时，为了提高在大规模网格模型上进行热核计算的时间效率，提出了一种多分辨率的计算策略来加速热核信号的计算。在图像的特征提取方面:图像的局部特征可被看作是与周围领域具有显著不同、并表征特定物理意义的一种模态，他们一般蕴含丰富的信息并可通过一些微分量来进行验证。现有的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于各向异性热核分析的三维图像多尺度特征提取方法，其特征是包括以下步骤:（1）借助于黑塞矩阵的特征值和特征向量，设计一种三维图像局部几何结构的向量化表示方法；（2）通过将特征向量、特征值和上述局部几何结构的比率值进行组合，来定义一个高维的向量场；借助三维图像的全局拉普拉斯矩阵，该向量场的向量化表示将被用于各向异性热传递模型的构建；基于定义的向量场，在三维图像上数学严格地定义了一种各向异性热传递描述模型；（3）基于定义的各向异性热传递模型，提出用黑塞矩阵的第一特征值来定义热量场；（4）通过引入特征保持的下采样方法，设计了一种由粗到细的层次化的热核加速策略。

【技术特征摘要】
1.一种基于各向异性热核分析的三维图像多尺度特征提取方法，其特征是包括以下步骤: (1)借助于黑塞矩阵的特征值和特征向量，设计一种三维图像局部几何结构的向量化表示方法； (2)通过将特征向量、特征值和上述局部几何结构的比率值进行组合，来定义一个高维的向量场；借助三维图像的全局拉普拉斯矩阵，该向量场的向量化表示将被用于各向异性热传递模型的构建；基于定义的向量场，在三维图像上数学严格地定义了一种各向异性热传递描述模型； (3)基于定义的各向异性热传递模型，提出用黑塞矩阵的第一特征值来定义热量场； (4)通过引入特征保持的下采样方法，设计了一种由粗到细的层次化的热核加速策略。2.根据权利要求1所述的基于各向异性热核分析的三维图像多尺度特征提取方法，其特征是:所述的借助于黑塞矩阵的特征值和特征向量中，设计了一种三维图像局部几何结构的向量化表示方法，并且向量空间的距离度量用于表征三维图像材质连续性；黑塞矩阵H是刻画三维图像局部几何结构的一种有效方式，它能够很好的描述表面法向量沿某一等值面的变化情况；作为一种实值的对称矩阵，H具有实数特征值，并且满足: 入1|≥I λ2|≥I λ3|，Xi分别为矩阵特征值， 其相应的特征向量可被记为:el，e2，e3 ;从某种意义上说，最大特征值所对应的特征向量表征了从一种材质过度到另一种材质时最为迅速的变化方向，而最小特征值所对应的方向则指明了某种材质在图像内部流动的方向，并且，最大和最小特征值恰恰蕴含了图像的主曲率信息，通过将黑塞矩阵的特征值进行不同形式的组合运算，分析了它们与图像局部结构之间的关系，所述局部结构是指平...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帅，郝爱民，秦洪，王莉莉，赵沁平，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11