基于部件的物体形状建模和形状部件重要性的研究

形状在人类认识外界事物的过程中扮演了非常重要的角色，长期以来一直受到广泛的研究。目前，对于物体形状的学习和建模仍然是计算机视觉领域一个极具挑战性、未被解决的问题。本课题旨在建立一套针对同一类物体形状的基于部件的分析方法，包括：对同一类物体形状建立形状部件模型，分析不同形状部件在物体识别任务中的重要性，并提供一套可计算模型。在前人工作的基础上，结合形状部件的语义信息和运动信息，寻求一套与人类视觉感知相吻合的形状部件模型，对自然界的物体形状给出合理的解释，并且对于形状部件在具体视觉任务中所扮演的不同角色给出定量的分析。此外，我们还将研究这套形状部件模型在具体计算机视觉任务中的应用，包括物体的识别和检测、运动对象的检测和跟踪等。

计算机视觉对于图像中物体的描述大致分为形状和外观两个方面。其中形状是物体尤其是同类物体最为重要的特征之一，同时形状在人类感知外界事物时也扮演了非常关键的角色。因此，对于物体形状的学习和建模一直是当前计算机视觉和模式识别领域研究的热点和难点。但是，现有的形状模型和表示方法大都有一定的局限性，研究者们希望提出一套符合视觉感知的、兼具普适性和识别力的形状分析理论。对该理论的探索不仅对于计算机视觉和模式识别领域具有重大意义，而且对于多个相关领域的研究也会产生影响。本项目旨在建立一套基于部件的物体形状分析方法，包括：（1）对同一类物体的形状部件模型的一般性表示；（2）对形状部件在一些具体视觉任务中的重要性给出理论分析和计算方法。该方法力求找到一套与人类对物体的部件感知相吻合的、兼具语义信息和运动信息的物体形状部件模型，并研究部件在不同视觉任务中所扮演的不同角色和重要性。在项目实施过程中，我们密切围绕“物体形状部件的产生和部件的重要性”这一核心问题开展了深入研究，主要研究了以下问题：（1）物体形状部件的产生;（2）物体形状部件的重要性; （3）物体形状模型的应用。我们的研究主要取得了以下研究成果：(1)在论文方面，累计在计算机视觉与图像视频处理领域具有重要影响的权威国际期刊上发表论文4篇，在主流国际会议上发表论文6篇，共计发表了10篇标注有项目资助号的国际学术论文；(2)在专利方面，共申请了国家发明专利2项，已获得国家发明专利授权1项；(3)基于该项目的研究成果，项目组成员参加了6次国际学术会议，进行了6篇会议论文的宣讲，并和国际同行进行了学术交流，增强了团队在国际上的学术可见度；(4)本项目促进了7名博士生和4名硕士生的培养。