Wanschura, Thorsten (2001) Statistical mechanical models for image processing. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

This thesis introduces a solution to the problem of image restoration and feature extraction by incorporating new image models derived from statistical physics. Starting from Shannon's model of information processing, a special lattice spin Hamiltonian is used which is well suited for both source coding and for modeling information loss within the Bayesian framework. By applying a high-temperature expansion the parameter estimation problem is solved analytically using transfer-matrix methods. A Monte Carlo simulation restores the distorted image utilizing the statistical information about the source and the channel. Beyond its inherent practical usefulness the image restoration problem illustrates directly basic concepts related to information theory, statistical inference, and perception. The work is split mainly in two parts: Chapters 1 to 4 contain a summary of the problem and existing models, Chapters 5 to 7 introduce the new models and illustrate their capabilities in a variety of experiments. The conclusion can be found in Chapter 8.

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In dieser Arbeit werden Lösungen zu Problemen der Bildrestauration und Merkmalsextraktion unter Verwendung neuer Modelle aus der statistischen Physik aufgezeigt. Basierend auf der von Shannon begründeten Informationstheorie, wird ein spezieller Hamilton-Operator für zweidimensionale Gittersysteme verwendet, der sowohl zur Quellenkodierung als auch zur Beschreibung des Informationsverlustes dient. Durch einen Hochtemperaturansatz kann die Bestimmung der Parameter analytisch mit Transfermatrizen gelöst werden. Die Restauration erfolgt unter Zuhilfenahme des Satzes von Bayes in einer Monte Carlo Simulation. Die angewandten Verfahren illustrieren neben ihrer praktischen Anwendung weiterhin grundlegende Konzepte aus der Informationstheorie, statistischen Physik und (visuellen) Wahrnehmung. Die Arbeit besteht aus zwei Teilen: Kapitel 1 bis 4 enthalten eine Zusammenfassung der Probleme und der existierenden Modelle. Kapitel 5 bis 7 stellen die neuen Modelle vor und demonstrieren die Verfahren anhand von Experimenten. Kapitel 8 fasst die Ergebnisse zusammen.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	[Keine Schlagwörter von Autor/in vergeben.]
Controlled Keywords:	Bildrestauration, Merkmalsextraktion
Subjects:	Science and mathematics > Physics
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	17 Jan 2013 14:17
Last Modified:	08 Jul 2013 13:03
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/353
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-3834
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