针对低覆盖点云配准的时间复杂度高、收敛速度缓慢以及对应点匹配易错等问题，提出一种基于区域分割的点云配准算法。首先，利用体积积分不变量计算点云上点的凹凸性，并提取凹凸特征点集；然后，采用基于混合流形谱聚类的分割算法对特征点集进行区域分割，并采用基于奇异值分解（SVD）的迭代最近点（ICP）算法对区域进行配准，从而实现点云的精确配准。实验结果表明，所提算法通过区域分割可以大幅提高点云区域的覆盖率，并且无需迭代即可计算刚体变换的最佳旋转矩阵，其配准精度比已有算法提高了10%以上，配准时间降低了20%以上。因此，所提算法是一种精度高、速度快的低覆盖点云配准算法。

针对传统图转导（GT）算法计算量大并且准确率不高的问题，提出一个基于C均值聚类和图转导的半监督分类算法。首先，采用模糊C均值（FCM）聚类算法先对未标记样本预选取，缩小图转导算法构图数据集的范围；然后，构建 k近邻稀疏图，减少相似度矩阵的虚假连接，进而缩减了构图的时间，通过标记传播的方式得出初选未标记样本的标记信息；最后，结合半监督流形假设模型利用扩充的标记数据集以及剩余未标记数据集进行分类器的训练，进而得出最终的分类结果。在Weizmann Horse数据集下，所提算法分类准确率均达到96%以上，和传统仅使用图转导的分类方法相比，解决了对初始标记集的依赖性问题，将准确率至少提高了10%；将所提算法直接运用到兵马俑数据集，分类准确度也达到95%以上，明显高于传统的图转导算法。实验结果表明，基于C均值聚类和图转导的半监督分类算法，在图像分类方面有较好的分类效果，对图像的精准分类具有研究意义。

针对如何提高复杂曲面的三维模型的检索精度的问题，提出了一种基于曲度特征的三维模型检索算法。首先，在模型表面选取随机采样点，计算点所在局部曲面的高斯曲率和平均曲率，通过高斯曲率和平均曲率求出随机点的曲度值，曲度值表明了曲面的凹凸属性。然后，以模型的质心为球心，以随机点与质心距离和曲度值为坐标轴建立坐标系，统计出一定距离范围内曲度值分布的概率，构建距离与曲度的分布矩阵，以此分布矩阵作为三维模型特征描述符。该特征描述符具有旋转不变性和平移不变性，能够很好地反映复杂曲面的几何特征。最后，通过比较分布矩阵给出不同模型间的相似度。实验结果表明，该方法相比形状分布算法的检索性能有较大提高，尤其适用于具有复杂曲面的三维模型检索。

针对褪色文物数字化保护中色彩复原图像的质量评价问题,研究客观质量评价方法。结合峰值信噪比(PSNR)的计算优势与人眼视觉特征信息熵的结构特性,提出一种基于视觉特征信息熵的彩色图像质量评价方法。该方法建立带权值的质量评价函数和对应评价算法流程,利用归一化方法确定权值。通过评价算法流程计算复原的彩色图像与参考彩色图像的函数值,比较两者的相似程度。值越小,代表相似度越高,对应的复原彩色图像质量越好,以此客观判断色彩复原方法的优劣。实验通过四种性能差异复原方法的质量评价参数比较,表明评价结果与人眼视觉主观感受相一致,验证了所提方法的有效性。

针对基于主成分分析(PCA)的颅面联合统计复原中建模方法未充分考虑颅骨对面皮表面形状影响的局部性、模型对颅骨与面皮之间形状变化关系描述能力不足的问题,提出一种基于偏最小二乘回归(PLSR)局部形状关系建模的颅面复原方法。首先,深入分析基于PCA的颅面整体形状统计建模方法的缺陷,以及利用PLSR进行局部形状关系统计建模的优势;然后,将PLSR引入到颅面形状关系建模过程中,以按照法医人类学知识分类和具有生理点对应关系的颅面三维表面模型为训练集,针对每一类面皮上的每一个表面顶点,建立关于与其局部紧密相关的颅骨表面顶点集的PLSR坐标计算模型;进而,利用面皮表面顶点的坐标计算模型获得待复原面皮各顶点坐标来实现面貌复原,并给出基于PLSR局部形状关系建模的颅面复原方法的具体步骤;最后,给出通过PLSR局部形状关系建模进行颅面复原的多个实例,并采用有效复原能力和绝对误差等多种评估指标进行对比评估。实验结果表明,基于PLSR局部形状关系建模方法能显著提高颅面复原的准确度。

针对三维颅骨模型在初始姿态相差较大以及存在较多缺失情况下自动配准困难的问题，提出一种基于边缘对应的三维颅骨非刚性自动配准方法。首先对待配准三维颅骨进行边缘提取，获得所有孔洞的边缘；然后根据边缘长度以及边缘间最短距离自动识别边缘类型，建立待配准颅骨和参考颅骨在边缘上的对应；之后对待配准颅骨的初始位置和姿态进行调整，实现粗配准；最后通过两次一致点漂移（CPD）算法逐步实现两个颅骨从边缘区域至所有区域的精确配准。实验结果表明，与常用的基于迭代最近点（ICP）和薄板样条函数（TPS）相结合的三维颅骨自动配准方法相比，该方法对姿态、位置、分辨率以及缺损具有更强的鲁棒性，并且配准效率更高。

针对传统三维碎片整体匹配过程中误差积累的问题,提出了一种基于群体智能的全局最优匹配方法。该方法对破碎物体的三维多碎片全局匹配建立全局整体碎片匹配的数学模型,将碎片的整体最优匹配求解问题转换为求满足一定约束条件的最优匹配矩阵的组合优化问题,通过将自然社会认知优化算法进行离散化来求解该NP问题。典型实例分析验证了所提方法全局优化能力强,与初始位置无关,有较强的鲁棒性,为三维碎片整体匹配提供一个有效的方法。

为得到鲁棒的三维重建效果,提出了一种基于未标定多幅图像的三维重建算法。该算法首先采用Harris算法检测特征点,针对双向匹配算法匹配速度慢的缺点,使用改进的双向匹配算法进行特征点匹配,在已知摄像机参数的情况下进行两幅图的三维重建；接着采用四元数算法进行坐标转换,将由每两幅图得到的不同部分的重建结果转移到同一坐标系下,实现了多幅图像的三维重建；最后利用集束调整优化重建结果。实验结果证明,该算法能获得比较满意的重建效果。

为了解决当前虚拟手术仿真中使用单一包围盒进行碰撞检测实时性不能满足要求的问题,提出了一种针对虚拟手术的基于层次包围体的快速碰撞检测方法。该方法主要应用了层次包围盒(BVH)的思想,同时根据不同对象的拓扑结构特征,采用不同的包围盒技术来表示。首先,用层次包围盒来表示手术工具,用层次包围球表示手术对象;然后,利用包围球和方向包围盒的相交测试快速排除不相交部分;最后,对于可能发生碰撞的部分再使用更为精确的三角面片相交测试来确定碰撞信息。实验结果表明,在相同的虚拟手术场景下,提出的这种方法较使用单一的层次包围盒具有更快的速度。

针对基于断裂面匹配的破碎刚体复原，提出了一种分割断裂面的方法。首先，根据相邻三角片法矢的夹角，将碎块外表面以棱边为界限分割成多张曲面；然后，根据曲面法矢的扰动大小和扰动图像，经过二次分割，将曲面区分为原始面和断裂面。实验结果表明，所提方法能够正确快速地提取出形状较复杂碎块的断裂面。

针对基于对象的图像检索问题，利用K均值（K-means）聚类，提出了一种新的基于多示例学习（MIL）框架的图像检索算法KP-MIL。该算法在正包和负包组成示例集合聚类，获取潜在正示例代表和包结构特性数据，然后利用径向基核分别度量两者的相似性，最后利用alpha因子均衡两者相似性对核函数结果的影响。在标准对象图像检索集SIGVAL上进行实验，实验结果表明，该方法是有效的且性能优于其他同类方法。

为了解决大部分现有几何可变形方法无法用于彩色图像分割的问题，给出了快速几何可变形彩色图像分割算法，并应用于昆虫图像。实验结果表明：该算法能够很好地分割出昆虫对象，而基于通道-通道的几何可变形算法在不同通道上得到不同的昆虫对象边缘。

针对从人像中计算摄影物距，结合面貌测量和射影几何的理论提出了一种方法：首先在人面部的平面区域内，选取眼角点、口角点、鼻翼点建立人脸模型，然后根据面部特征点的分布规律和投影原理，在照片平面与三维人脸位置之间建立起对应关系，最后利用面貌测量的统计知识求解出摄影的物距。这种方法无需任何辅助设备，易于实现，具有一定的实用性

针对单张人像的三维姿态计算，结合面貌测量和射影几何的理论提出了一种方法：首先在人面部的平面区域内，选取眼角点，口角点，鼻翼点建立人脸模型;然后根据人脸平面上两个相互垂直的特征线投影到照片上的灭点位置，求出人脸平面的旋转方向。该方法特征点易于标定，且无需任何的辅助设备和先验知识，具有一定的实用性。

Boosting算法是目前流行的一种机器学习算法。采用一种改进的Boosting算法Adaboost.MHKR作为分类算法，设计了一个文本自动分类器，并给出了评估方法和结果。评价表明，该分类器有很好的分类精度。

基于广义对称变换的原理，对传统的眼睛检测算法进行了改进。首先，利用面部眉眼区域的灰度呈纵向明显变化的特点，应用积分图法快速地初步定位眉眼区域，在这些候选的区域内用对称变换法检测候选的眼睛点，最后根据先验知识确定眼睛对。实验结果表明本方法简便易行，速度快，定位准确度较高。

为解决传统图像分割方法受噪声和边界轮廓影响而使分割效果不佳问题，基于简化的MumfordShah模型的水平集图像分割算法通过将曲线嵌入水平集函数，利用函数的求解以达到曲线演化和图像分割的目的。试验表明此分割算法与初始轮廓线位置无关、不受边界轮廓线连续性限制、对图像噪声具有很强的鲁棒性，对均质灰度目标分割效果良好。

针对传统图像增强算法无法同时消除噪声和保持纹理的不足，从线性逆扩散的基本原理出发，提出了非线性逆扩散图像增强算法的原则，给出了适合的扩散系数。试验结果表明本算法有效地增强了图像，消除了图像中的噪声，能够保留图像中的细节纹理。

提出了一种新的基于动态矩形的聚类方法DRCA。该方法减少了参与聚类计算的数据元素的数量，在每一次基本聚类过程中，采用数据之间空间位置比较取代复杂的聚类距离函数计算，使得算法复杂度与数据量具有近似线性时间关系。试验结果表明了DRCA的正确性和有效性。

以元胞自动机模型为微观模型，以CS模型为指导构建二维的大规模交通网络，利用多线程机制实现了整个模拟系统的高速运行。具体的模拟实验显示：该模拟系统完全可以满足实时模拟的需要，对于包含400个十字路口的交通网络，模拟系统每更新一次所需要的时间小于1s。

通过对MPEG-4视频编码关键技术及原理的分析,利用MPEG-4视频技术实时、高效无线视频传输的特性,开发、设计并实现了基于JMF技术、应用于智能化社区的视频医疗系统。在视频医疗系统中,由JMF提供一个统一的架构和通信协议来管理基于时间媒体的获取、处理和传输。采用实时传输协议/实时传输控制协议(RTP/RTCP)很好的保证了视频传输过程中的实时性,并在JMF中引入了MPEG-4压缩算法插件进行视频压缩。MPEG-4压缩算法压缩比高,并且具有良好的网络适应性。

针对大学数字博物馆数据库中文物图像的特点,提出了一种新的文物图像检索方法。特征提取采用基于分块图像建立模糊颜色直方图;模糊颜色直方图的建立不仅考虑了不同颜色索引像素之间的差异,也考虑了同一颜色索引像素间的差异;图像分块策略结合了文物图像的颜色特征与形状特征。一种新的图像相似性度量方法———交互信息距离(MID)用来进行相似性匹配。参数AVRR/IAVRR用来进行检索性能评价,评价结果表明,本文的方法在文物图像检索中具有较高的检索准确率。

提出了一个基于关联规则挖掘算法的医学图像分析器。介绍了数量型属性离散化的CA算法、关联规则挖掘算法及其在医学图像数据挖掘中的应用方法,并利用介绍的算法对乳腺癌图像数据进行挖掘。实验结果表明,该模型系统达到了较高的分类准确率。