CV模型的Matlab实现

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1、CV 模型的 Matlab 实现张晓峰 南通大学计算机科学与技术学院 226019The Realization of CV Model with MatlabProgramming LanguageZhang XiaofengSchool of Computer Science and Technology, NantongNantong 226019, ChinaUniversity,(7)2 CV模型的Matlab实现21 的初始化0符号距离函数（SDF）函数定义为：任意像素点 P ( x , y ) 到曲线 C 的距离 d (P ,C )量函数如下：摘 要CV 模型是现在应用较广泛的一

2、种图像分割方法，但是其中涉及较多复杂的概念，使得刚 接触该模型的人无从着手研究。 本文用 matlab 实现了 CV 模型，将原文中的概念部分 进行了较详细的解释，为以后进一步研究该 模型打下了基础。 (2 )=mind(P ,PC) ，其中 P 是 C 上的点。CSDF 函数的初始化对于规则初始轮廓线来说是很简单的。一般所取的曲线 C 是 一个规则的圆，圆心（x ，y ），半径为 r，0 0则 SD F 计算公式为：(8 )上式中的 C 是任意闭合活动轮廓线。可看出，当闭合活动轮廓线 C 没有位于两个同质区域的边界 C 时，F (C)不能达到最0小值。据此，提出了如下的图像分割能量函数：关键

3、词CV 模型；matlab Matlab 中计算 的方法如下：中图分类号：TP391 0X ,Y = m esh g rid ( 1 :n co l, 1 : n ro w );Abstract = s q r t( (X -j c) . 2 + (Y -i c) . 2 ) -r ;CV model is a widely used means to segment images.The model has many conceptions hard to understand, so the beginners of researching this model hardly go on

4、with their researches. In this paper , CV model is corded in matlab programming language and some conceptions in this model are particular explained. These make a fundament for further research of this model.0其中， 第一步产生的是网格矩阵 （ncol，nrow 分别是图像的行数和列数），从 ( 1 , 1 ) ，( 1 , 2 ) 一直到( n c o l , n r o w - 1 )

5、 ，( n c o l , n ro w)；第二步产生的是一个 ncol 行 n ro w(3)式中：Length 是闭合轮廓线C 的长度；Area 是 C 的内部区域面积； ， 是各1 2个能量项权重系数。列的矩阵，分别计算网格上每个点的 SDF。设 是根据初始轮廓线，即C | (x请注意式中所用的乘方运算符号：“.”，这是针对矩阵中的每一个元素分别用乘方运 算的符号，以下的运算符号类同。22 偏微分方程的边界 式(7)的最后部分是所求偏微分方程的边界条件：诺依曼边界。一般该边界条件要求图像的最边缘和次边缘的像素值相等。 然而 matlab 中的 gradient 函数求梯度 时并不是和我们

6、手工计算完全相同，如：00,y)=0，并设为内正外负型的 S DF ，即insid e (C )0,ou tsid e (C )0 。 为了将积分区域统一变成图像区域，Key wordsCV model; matlab引入函数 H 和测度 ：0( 4 )引言则 F (c1，c2，C)可改写成：图像分割是图像处理到图像分析的关键步骤，在数字图像处理中占据重要的位置。MS 模型是近年来为人们广为研究的一种较好的图像分割模型。但是由于MS 模型理论深刻，在数学处理上有一定的困难，所已知矩阵以，Chan 和 Vese 提出了一种简化的 MS 模型 CV 模型1。ax,ay=gradient(a)，则

7、ax，ay 分别 x和 y 方向上的梯度，其值为：文献 1 中由于图像和公式不是完全对(5)应的，因此具体到实现CV 模型时就会遇到对上式求一阶变分得：相当的困难。本文将分析CV 模型中的各个步骤，并给出 matlab 的关键代码，为后继的研究工作提供基础。(6 )1 CV 模型介绍Chan 和 Vese 提出的是一种简化的 MS模型。他们假设图像中每个同质区域的灰记 h 为空间步长， t 为时间步长。引入记号：度值是常数，即：所以，其梯度的求法是(a -a )+(a -i i-1i+1( 1 )则一种简化的基于 MS 模型的拟合能a ) / 2 ，开头和结尾的由于缺少一部分，i在求解时并没有

8、除以 2。上式的离散算法为：因此，matlab 中诺依曼边界的设置方法为：(1 n ro w ,1 n co l) =? (3 n ro w -2 ,3 nco l-2 );(1 n ro w ,2 :en d - 1 ) = ? ( 3 n r o w -2 , 2 : e n d - 1 ) ;(2 :e n d -1 , 1 n c o l ) = ? (2 : en d - 1 , 3 n co l-2);即：将边缘的值设置成第三条边缘的 值。2 3 梯度下降法实现的演化式( 5 ) 是一个泛函问题，它可以用 Euler-Lagrange 方法求解得到式(6 )；式(6 ) 是一个偏微

9、分方程，用梯度下降法来求解 就得到式(7)。一般用的函数H 为（若用式(4)的话，有 可能达不到全局优化）：上接第 69 页D O S /D D O S 主要攻击方法进行特征分析，写入 I P S 特征库中，阻断 T r i b e F l o o dN etw o rk (T FN )、T rin o o 、S YN Flo od 等 常见的 D D o S 攻击。（3）、带宽防护保护网络不受 ICMP、TCP 或 UDP 等数据包的洪水攻击，以免耗 尽网络带宽和服务资源，进而避免合法数据 包的丢失。IPS 会制定一个TCP、UDP、ICMP 和其它IP 协议设定协议流量基线，在流量超 出设

10、定的比例时就会利用流量整形（rate- shaping）自动控制流量。带宽滥用防御对P2P 软件滥用带宽的问题，传统的方 法是限制端口。这种方法在前期一定程度上 是可用的，因为各种P2P 软件提供了一个默 认的监听端口范围。但是，这种方法比较片 面，因为通过一定的技术手段可以改变这个 端口范围，因此效果不是很好。IPS 对带宽 滥用防御主要建立在对协议深度分析的基础 上的，依靠过滤器实现阻断或者限制带 宽 ：（1）.可以通过过滤器阻止下载机器通过H TT P 协议发送下载种子文件的请求；（2）.可以通过过滤器阻止通过 HTTP 协 议的种子文件下载；（3 ）. 可以通过过滤器阻止下载机器和T

11、ra c k er 的连接；（4）.可以通过过滤器阻止或者通过相应 的措施（CAR）限制对端之间的下载和上传 流量。通过以上四个方面，IPS 实现内外网络主机资源无法通过 P2P 建立连接或者对 P2P数据流进行限流，保证了带宽的利用率。3 如何选择IPS目前市场上有很多 IPS 生产厂商，如何 选购好的 IPS 设备呢，笔者认为关键看一下 几个指标：1）、高质量特征库和过滤器。IPS 对恶 意流量的阻断是建立在对 2-7 层流量深度分析的基础上通过过滤器来完成的。高质量特所以函数 H 的 matlab 求解方法为：H = 0 . 5 * ( 1 + ( 2 / p i ) * a t a n

12、 ( . /epsilon )而测度是 H 的导数，因此的的m atlab 求法是： =(epsilo n /pi)./(ep silo n 2 + .2 )c1，c2 分别是两部分的平均值，可以利 用函数 H 求得（其中 u 是原图像矩阵）：a = H . * u ;n u m er_ 1 =su m (a(:);al l_ 1 = su m (H ( :) );c1 = n u m er_ 1 / al l_ 1 ;b = ( 1 - H ) . * u ;n u m er_ 2 =s u m (b (:);c = 1 - H _ p h i ;all_ 2 =su m (c(:);c2

13、= n u m er_ 2 / al l_ 2 ;其它参数的选择一般根据经验选择，比如 t=0.1； =0.001*255*255； =1；1 = 12式(9)整体比较复杂，但是注意了u，是矩阵（u 是原图像矩阵，是 SD F 函数上接第 68 页小，只具有最少的功能。随着在实践中逐 渐明确该对象应该提供的功能，再不断实 现这些新功能。当实现新的接口时，继续 保留原有代码以支旧的接口。 四、结论有人特别强调“: 若语言不支持多态,则 不能称面向对象的”。通过上面的实例可以 看出，实际上 VB 是支持多态性的，是可以 实现代码重用的。从某种意义上来讲，VB 程 序设计语言具有面向对象语言的三种基

14、本特 征：封装，继承和多态。虽然和现在的Java、 C+ 等语言比较起来，VB 在面向对象方面 显得较为渺小，从实现的方法来看，可能更 趋向于基于对象的一种程序设计语言。当 然，现在我们也没有必要在 VB 程序语言到 底是属于哪个性质的语言上一定要分出个你 我来，更重要应该是理解程序设计语言的封 装、继承和多态特性给当代程序员带来伟大 变革。多态性、封装性与继承性相互作用。精 心设计的类的层次结构是程序的基础，封装 可以使不破坏依赖类公共接口的代码基础上 对程序进行升级迁移，多态性则有助于编写 清楚、易懂、易读、易修改的程序。在由多 态、封装性与继承性共同组成的编程中可以 写出比面向过程模型环境更可靠、扩展性更 好的程序。华大学出版社. 2006.9参考文献1 北京阿博泰克北大青鸟信息技术有限公司.VB 高级编程.20032 刘万军等. Java 程序设计实践教程.清邮电出版社.2004：101-104作者简介张晓峰(1979-) ，男，讲师，主要研究方向 ： 数字图像处理。