离焦抖动技术有效避免了商用投影仪引入的非线性效应，能够实现高速动态测量，但是离焦后的二值抖动条纹和标准正弦条纹并不完全贴近，测量过程中会有一定的偏差。针对这个测量误差问题，本文提出一种基于改进二进制蚁群算法的优化方法，从相位域对二值离焦抖动技术进行优化改进，较好地提高测量精度。通过对小尺寸二值块的优化替代整个优化过程，提高优化效率。仿真和实验结果证明：本方法在不同离焦情况下都能实现有效的三维测量。

采用遗传算法在相位域对抖动算法产生的二值条纹图案进行优化, 同时, 为了解决遗传算法的耗时问题, 用对二值块的优化来代替整个条纹图案的优化.实验结果表明: 本文方法对不同离焦量具有鲁棒性, 能极大改善抖动算法的测量质量; 在轻度离焦、中度离焦和重度离焦的情况下, 相位均方根误差分别由1.493, 1.209, 0.989 rad, 减小到0.972, 0.749, 0.603 rad.

离焦抖动优化技术不仅能消除投影仪的非线性误差,而且不受投影仪刷新率的限制。然而抖动算法本质上只是一个简单的矩阵变换,导致离焦后的二值抖动条纹并不完全接近正弦条纹,产生了一定的测量误差。基于此,提出了一种基于离散粒子群算法的优化方法,对二值离焦抖动技术进行优化。为了加快优化过程,用二值块的优化来代替整个二值图案的优化,然后再利用正弦条纹图案的周期性和对称性,将二值块拼成一个完整的图案。仿真和实验结果表明:所提方法在不同的离焦程度下,都能获得高质量的测量结果。

通过三相位水平集方法将心脏不同回声强度的区域分割成独立的部分;采用二值图像处理方法提取出心室壁区域,并去除噪声,连通心肌壁区域;最后通过曲线拟合方法对左心室内轮廓进行拟合,分割成光滑闭合的分割曲线。将算法分割结果与医生手动分割结果进行比对后可知,三相位水平集方法能够定性地对左心室进行分割。分别采用基于相对差异度(RDD)、相对重叠度(ROD)和Dice系数对三相位水平集方法的结果进行评估,其中RDD值为0.051,ROD,Dice参数值均接近0.900,说明这三个参数能够定量分析左心室的分割结果。分析表明,算法对心脏心室壁区域有较好分割效果的同时,对心脏腔内噪声不敏感,多种曲线拟合方法对左心室内轮廓拟合效果较好。

中国象棋棋子定位采用的传统图像处理方法,复杂度高;识别棋子采用的传统文字识别方法,泛化性较差、精确度较低。提出一种基于棋子颜色特征的分割方法和改进的二值图像滤波算法,实现了棋子的快速定位,不需要二次修正位置;提出一种基于卷积神经网络的棋子识别方法,该方法可以应用于不同字体的棋子识别,在更换棋子的情况下,依然可以快速、准确地识别棋子。实验结果表明,该方法的定位误差为0.51 mm,平均定位时间0.212 s,对4类字体的平均棋子识别准确率为98.59%左右,证实了该方法的有效性和实用性。

为了克服传统二值图像边界跟踪速度慢和边界漏跟踪等问题,基于Freeman 链码提出一种通用性强的多起点分段二值图像边界跟踪与边界链码获取算法。在借鉴前人对传统Freeman 链码搜索算法的改进,将平均搜索方向减少为2.5就可以找到新边界点的基础上,进一步将复杂的边界分段处理,令前一边界链的起点作为待跟踪边界链搜索的起点,同时把跟踪后的边界点填充,这样自上而下自左而右的对图像扫描,只需一次即可跟踪完所有的边界,并通过设定阈值消除了单像素冗余点。实验论证结果表明,本文算法能够对复杂网状边界、内部孔洞进行有效地跟踪,同时具有抗噪去除冗余点的能力和较快的速度。

目前多数水印算法将伪随机数列作为水印，算法设计时多偏重于提高水印隐蔽性和鲁棒性，但忽略了水印自身的安全。本文提出了一种基于量子密钥真随机性的，可进行篡改定位的、面向安全通信的空域水印算法来提高水印的安全性。该算法使用基于BB84协议原理、通过量子密钥分发机制生成的具有真随机性和绝对安全性的量子密钥制备二值图像水印， 并结合首次提出的量子密钥矩阵模型与8-邻域随机定位理念，将量子水印动态随机地嵌入到载体图像中。 传输完成后，接收方可以快速提取水印信息，精确判断水印图像完整性及传输过程安全性，并能够对篡改进行定位。对算法进行了隐蔽性、鲁棒性以及篡改定位测试，结果表明: 提出的算法简单，具有高安全性和隐蔽性，同时兼顾鲁棒性，篡改定位精度达3 pixel×3 pixel， 可以广泛应用于数字图像的安全传输中。

在考察多种二值图像连通区域标记方法的基础上, 提出了一种新的基于图像填充和游程码的二值图像孔洞连通域的标记和表达方法。对二值图像进行一次扫描, 得到所有可能构成孔洞的游程码, 并将游程对应的区域基于特定标记值进行填充。通过判断每个游程与图像上一行像素点标记值的对应关系完成新连通域的建立、游程数据存储和连通区域的合并, 判断每个游程与图像下一行像素点标记值的对应关系完成孔洞的筛选。由于仅需扫描图像一次, 且对每个游程只须进行单独处理, 标记算法的效率较高、复杂度较低。结果表明, 可以快速有效地完成二值图像孔洞连通域的标记。同时, 它还给出孔洞之间的包含关系, 能够有效地实现二值图像的拓扑结构表达。

提出了改进的形状上下文算法以克服传统的形状上下文算法不具备旋转不变性这一缺点。该算法利用找寻包含采样点数最多的角度区间的方式改变图像角度, 对相对应的区域进行比较, 并计算匹配代价, 从而为形状上下文加入旋转不变性。为提高运算速度, 算法也引入了剪枝方法, 解决了进行直方图距离计算时遍历采样点的问题。实验显示, 本文的算法在公开数据库上测试得到的精确度召回率(PR)曲线与郑提出算法的PR曲线性能接近, 但是计算速度较其提升了近1倍;与传统的形状上下文算法相比, 提出算法的PR曲线更为优越, 且检索精度有较大提高。因此, 提出的算法综合检索性能更好, 能够有效地的应用于二值图像检索领域。

为解决已有线段表转换为链码表算法的缺陷, 在原有算法基础上对其进行完善和改进。根据线段表中不同线段的特性, 原有链码转换算法提出 6种类型的线段并分别给出转换方法, 但是这只能针对普通情况, 当有特殊情况如目标宽度只有一个像素时, 将会出现不属于上述分类的线段而使程序运行出错甚至崩溃。在已有算法对线段分类的基础上添加单像素顶线和单像素底线这两种线段类型以弥补原方法的不足, 并给出他们的具体转换过程。测试结果表明, 改进后的方法可以完美的实现二值图像的轮廓链码提取。