【正文】 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及 格 是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設計）水平 論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設計說明書）所體現的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內畫“√”） 評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 第 2 頁 共 78 頁 教研室（或答辯小組）及教學系意見 教研室（或答辯小組）評價： 一、答辯過程 畢業(yè)論文（設計）的基本要點和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對答辯問題的反應、理解、表達情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設計）質量 論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設計）水平 論文（設計）的理論意義或對解決實 際問題的指導意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設計說明書）所體現的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評定成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 第 3 頁 共 78 頁 目錄 中文摘要 ………………………………………………………………………………………… .1 ABSTRACT ……………………………………………………………………………………… .2 第一章 緒論 ……………………………………………………………………………………… .7 研究的背景和動機 ……………………………………………………………………… 7 研究工作內容和創(chuàng)新點 ……………………………………………… ………………… 8 針對靜態(tài)圖像分割提出的基于細胞自動機的人工生命模型 ……………… .9 針對視頻序列特征提出的基于多粒度的改進的人工生命模型 …………… .9 論文結構 ………………………………………………………………………………… 9 第二章 圖像分割與人工生命 …………………………………………………………………… 11 圖像分割的定義 ……………………………………………………………………… ...11 傳統(tǒng)圖像分割的方法及其局限 ……………………………………………………… ..12 閾 值法 ……………………………………………………………………… ...12 基于區(qū)域的圖像分割方法 ………………………………………………… ...15 基于邊界的圖像分割方法 ………………………………………………… ...16 人工生命的產生，發(fā)展和現狀 ……………………………………………………… ..19 人工生命的產生和發(fā)展 …………………………………………………… ...19 人工生命的研究現狀 ………………………………… …………………… ...20 人工生命的研究思想 ………………………………………………………………… ..21 人工生命研究的領域 ………………………………………………………………… ..22 人工生命的應用與發(fā)展前景 ………………………………………………………… ..24 本章小結 ……………………………………………………………………………… ..27 第三章 基于細胞自動機的人工生命模型 ……………………………… ...………………… ....28 細胞自動機簡介 ……………………………… ……………………………………… ..28 人工生命模型的設計思想 …………………………………………………………… ..29 智能體及其生存環(huán)境 ………………………………………………………………… ..30 生存與擴張 …………………………………………………………………………… ..30 智能體的生存規(guī)則 ………………………………………………………… ...30 鄰域的定義 ………………………………………………………………… ...30 智能體的繁殖 … ……………………………………………………………………… ..31 繁殖規(guī)則 …………………………………………………………………… ...31 實驗過程及結果 ……………………………………………………………………… ..32 分割結果定量評價標準 …………………………………………………… ...32 定量分析實驗過程及結果 ………………………………………………… ...34 定性分析實驗過程及結果 …………………………………… …………… ...37 與其他分割方法比較的結果 ……………………………………………… ...41 本章小結 ……………………………………………………………………………… ..43 第四章 基于多粒度的改進的人工生命模型 ………………………………… ...……………… 45 改進模型的設計思想 ………………………………………………………………… ..47 生命體及其生存環(huán)境 ………………………………………………………………… ..48 生存環(huán)境 …………………… ……………………………………………… ...48 第 4 頁 共 78 頁 生命體的劃分 ……………………………………………………………… ...50 環(huán)境變化探測器 …………………………………………………………… ...51 生存規(guī)則及擴張 ……………………………………………………………………… ..51 生存的規(guī)則 ………………………………………………………………… ...51 鄰域的定義 ………………………………………………………………… ...51 繁殖，擴張，死亡的規(guī)則 ………………………………………………… ...52 實驗及結果分析 ……………………………………………………………………… ..52 仿真環(huán)境 …………………………………………………………………… ...52 有效性測試 ………………………………………………………………… ...53 分割參數對分割效果的影響 ……………………………………………… ...53 模型對對象的 敏感性測試 ………………………………………………… ...56 與已有算法的比較 ………………………………………………………… ...60 實驗小結 …………………………………………………………………… ...60 本章小結 ……………………………………………………………………………… ..61 第五章 結論與展望 ……………………………………………………………………………… 62 參考文獻 ………………………………………………………………………………………… ..64 攻讀 碩士學位期間發(fā)表的論文及參加的科研項目 ……………………………… ...………… ..69 致謝 ……………………………………………………………………………………………… ..70 第 5 頁 共 78 頁 第一章 緒論 研究的背景和動機 視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于對指定的場景區(qū)域進行監(jiān)視，并把場景內的信息傳遞給監(jiān)控者，使其能根據相應的情況采取適當措施的系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展大致經歷了三個階段 :模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng) 。圖像分割是圖像處理中的關鍵技術之一 。到目前為止，在圖像分割領域還不存在一個通用的方法，也不存在一個判斷分割是否成功的客觀標準。人工生命用于圖像分割將有很好的應用潛力和前景，需要進一步深入研究下去。 在 該模型 中，使用了不同粒度的人工生命模型用于圖像分割的問題。主要介紹圖像分割的基本概念和一些經典的算法，人工生命的發(fā)展和現狀，相關概念及思想以及這一學科的發(fā)展前景和應用的情況。有兩種可能的選擇，如果只依據旁側相鄰的像素（上、下、左、右）來確定連通，叫做四連通；如果再加上 45度角方向的像素，則稱為八連通的。閾值 T一般可寫成： T = T[ x , y , p ( x , y) , q ( x , y) ] 其中 p ( x , y) 代表點 ( x , y) 處的灰度值 , q ( x ,y) 代表該點鄰域的某種局部特性。兩類的概率為0 0tii P? ???和 101???? 。 基于區(qū)域的圖像分割方法 基于區(qū)域的分割方法 得到的分割結果 直接構成區(qū)域，基本思想就是將圖像劃分成最大一致性的分區(qū)。 區(qū)域生長法要解決的主要問題是區(qū)域生長準則的設計和算法的高效性。 2）對相鄰的兩個區(qū)域 Ri 和 Rj ，如果 P（ Ri U Rj） =TRUE 則將它們合并為一個區(qū)域。常用的一階微分算子有 Roberts、1R 2R 3R 41R 42R 43R 44R R 1R 2R 3R 4R 41R 42R 43R 44R 第 15 頁 共 78 頁 Prewitt和 Sobel算子、二階微分算子有 Laplace和 Kirsh算子等。由于拉普拉斯算子沒有邊緣方向的信息，并且對噪音非常敏感，因此實際應用中往往不直接用來獲取邊緣，而是先做圖像濾波后再使用拉普拉斯算子，這種方法就是拉普拉斯一高斯 (Laplacian of Gaussian)算子，此處不做過多介紹 。近年來隨著其他領域的發(fā)展 ， 很多研究人員將其它領域的方法不斷引入到圖像分割的領域中來 ， 比如使用遺傳算法來確定最佳分割閾值 [17， 18]和融合了數學形態(tài)學方法的分水嶺算法 [19， 20， 21]等。圖靈和約翰就像圖靈自己所強調的那樣，進一步發(fā)展他的思想需要更好的計算機，而他自己只有很原始的計算機幫助，所以他的論文盡管對分析生物學是一個重大的貢獻，但并沒有立刻產生作為一門計算學科的人工生命。諾伊曼證明，確實有一種能夠自我繁殖的細胞自動機存在，雖然它復雜到了當時的計算機都不能模擬的程度。 1987年 ,Langton C G 組織發(fā)起了首屆人工生命學術會議，吸引了眾多領域科學家廣泛參與，從此人工生命作為一門學科正式誕 生了。我國于 1997 年 9月在北京舉行了“人工生命與進化機器人研討班” (Seminar/Workshop on Artificial Life and Evolutionary Robotics)。 （ 2）突現是人工生命的突出特征 。 （ 3）自下而上的建構。 人工生命研究的領域 人工生命是一門新興的交叉科學，其研究領域涵蓋了計算機科學、生物學、自動控制、系統(tǒng)科學、機器人科學、物理學、化學、經濟學、哲學等多種學科。 （ 2）數字生命。每個行為者具有遺傳、社會文化等特性，以及管理與環(huán)境之間和其 它行為者之間關系規(guī)則的能力。虛擬生物實際上是生命現象 的仿生系統(tǒng)，這種系統(tǒng)多以軟件形式出現，模擬生物形態(tài)變化過程的工具有細胞自動機、 L系統(tǒng)等。 （ 7）進化機器人 [24]。下面闡述人工生命技術在各個領域中的應用與發(fā)展前景情況： （ 1）娛樂 [28]。基于這一點， MIT 的研究人員成功地研制了健壯而結構簡約的機器人。這方面的比較著名的工作是美國卡內基 — 梅隆大學的每年度計算經濟模型研討會以及圣達菲研