一种灰度级抽取的图像分割方法研究

阈值分割方法依据图像直方图分析,利用最优化法则进行最优阈值选取,完成图像分割,这类方法将直方图最优分析等价于图像最优分割.但是,直方图提供的是图像灰度级统计信息而无空间关系信息,则闽值分割可能会导致分割失败,所以有必要进行灰度级空间信息的考察以完成图像分割任务.提出一种灰度级抽取分割方法,首先利用层次聚类方法对各灰度级像素进行空间远邻考察,并给出一种类别数与类间距关系确定最优类别数的方法,然后对近邻灰度级进行抽取并组合,最终形成分割结果.本文对该方法与若干阈值分割方法进行了对比验证,实验表明,所提方法在图像分割方面具有优势,能够得到较为满意分割结果.     

基于改进聚类中心分析法的红外行人分割

远红外图像中人体目标分割阈值自动选取算法的鲁棒性较差。为此,从远红外图像的成像机理出发,提出一种改进的K均值聚类中心分析法。当所属类别不同时,聚类前呈线性分布的聚类中心会在聚类后明显转折。根据该特点,将聚类后待测类别的实际聚类中心值与理论聚类中心预测值的绝对差值作为测度函数,选择转折点并确定图像分割的阈值。实验结果表明,该算法具有良好的鲁棒性与抗噪性。     

基于遗传算法的彩色图像二维熵多阈值自适应分割

提出一种基于遗传算法的二维熵多阈值自适应图像分割方法.在分析研究二维熵阈值分割原理的基础上,将可变码长的遗传算法应用于多阈值分割处理过程,采用基于多阈值的整数编码方式,将图像分割的类别数即染色体的码长融合到适应度函数中,从而实现了在对阈值寻优的同时得以优化分割类别数,最终实现图像的多阈值自适应分割处理.实验分析结果表明,该方法具有实现阈值寻优速度快,最优解对应图像分割效果好的特点.     

基于改进的K均值聚类算法提取彩色图像有意义区域

针对传统的K均值聚类算法随机选取初始聚类中心与分类类别数的缺陷,提出了一种新的初始聚类中心与分类类别数的选取方法,并将此方法应用在彩色图像有意义区域提取中.实验证实:新算法不仅能有效地改善初始聚类中心,而且能够提高图像分割的精度;与复杂的协方差矩阵分割算法相比,算法更易于实现有意义区与背景的分离,分割效果令人满意.     

TCAS板卡红外诊断系统中红外图像分割研究

传统的Otsu算法对于非双峰直方图图像分割有很大局限性,采用改进的基于迭代自组织(ISODATA)聚类法的Otsu算法对TCAS板卡的红外热像进行分割处理,首先利用Otsu算法计算分割阈值,然后利用ISODATA聚类法求出Otsu阈值算法的目标函数的标准差,将板上的电子元器件清晰的分割出来,为后续的故障诊断提供有效的保证.仿真结果表明,相对于传统的Otsu算法,这种方法针对TCAS板卡红外热像的图像分割更为有效.     

基于改进的FCM算法提取彩色图像有意义区域

针对传统的FCM算法随机获取初始聚类中心与分类类别数的缺陷问题,提出了一种获取初始聚类中心与分类类别数的方法,并采用交叉熵测度准则进行FCM聚类,对彩色图像进行分割,提取有意义区域.实验结果表明,该方法不仅能够提高算法的聚类速度与算法的普适度,而且可以改善图像的聚类效果.与传统的FCM算法相比,该算法更易于实现彩色图像有意义区与背景的分离,分割效果令人满意.     

光学遥感图像多目标检测及识别算法设计与实现

针对目前光学遥感图像处理与分析多集中在单目标检测及识别领域的局限性,多目标检测及识别成为了一个非常值得关注的研究课题,提出了一种光学遥感图像多目标检测及识别算法.首先,采用自适应阈值算法对目标快速检测分割;然后,结合图像金字塔思想和基于尺度不变特征变换的特征包(BoF-SIFT)特征提出了一种分层的BoF-SIFT特征表示目标的全局特征和局部特征,详细地描述了目标的分布特性;最后,采用基于径向基核函数的支持向量机为弱分类器的AdaBoost算法,经过不断更新权重之后得到一个强分类器对待测试目标图像完成分类识别,识别率达到了93.52%.实验结果表明,所提算法对多类遥感图像目标的分割效果显著,特征选取恰当,识别方法快速有效.     

基于遗传算法的自适应聚类图像阈值分割方法

文中针对复杂背景条件下的红外图像分割问题,将遗传算法引入最大类间方差法中,同时结合人类视觉感知原理,探讨了一种新的多阈值图像分割方法即基于遗传算法的图像阈值分割方法,该算法引入了一个自动判别且时空可变的目标背景条件和调整最佳分割区域的步骤,提高了分割算法的质量及鲁棒性,克服了传统阈值方法在图像分割中的局限性。通过计算机仿真实验,验证了该方法的有效性。     

自适应多阈值图像分割算法

本文提出了一种新的自适应多阈值图像分割算法.它首先利用势基函数对-维灰度直方图拟合,通过势函数聚类自动确定划分类数;然后在灰度共生矩阵的基础上,依据形状连通度准则,求得使形状连通度最大的一组分割阈值;最后按该组分割阈值执行多阈值图像分割.理论分析和实验结果都表明该算法较传统阈值分割算法优越,具有运算速度快、划分效果好、抗干扰性强的特点.     

Otsu方法在多阈值图像分割中的应用

图像分割是数字图像处理中的一个重要问题.该方法改进了传统的最大类间方差法(Otsu法),使其可以应用于图像的多阈值分割.提出以双峰法引导来提高Otsu法多阈值分割图像的运算速度和稳定性.对样本图像的分割结果显示,此算法在分割速度和效果上都取得了较好的结果.     

广义模糊Gibbs随机场与MR图像分割算法研究

为了对图像进行准确、可靠的分割,提出了一种基于广义模糊集的软分割算法,并将广义模糊集和G ibbs场结合起来,提出了广义模糊G ibbs随机场模型,同时建立了广义模糊G ibbs分割(GFGS)算法。该算法是首先把每一个分割类看作是广义模糊类,并以最大后验概率(MAP)为判别准则来决定每一个像素值的归类以及它属于该类的隶属度;然后用广义隶属度函数中负的部分来刻划数据中的异常值,使得该算法能有效地处理异常值;最后用该模糊类的质心来更新类的中心,并以人脑的仿真图像和临床MR图像进行了实验。实验结果表明,该算法能有效地滤除噪声和处理部分容积效应,是一个分割能力强、稳健性好的算法。     

基于混合邻域约束项的改进FCM算法

传统模糊聚类算法在影像分割过程中仅考虑影像的光谱信息,所以对噪声比较敏感.对此,提出基于混合邻域约束项的改进模糊C均值聚类(MNCFCM)算法.首先,从隶属性及光谱属性两方面定义邻域像素关于中心像素的相似度;然后,利用线性加权的方式将从两方面定义的相似度进行融合,同时结合邻域像素到聚类中心的欧氏距离构造混合邻域约束项,并将其引入目标函数中,以平衡影像分割过程中的影像平滑及细节保留,实现对影像的更优分割;最后,通过对合成影像及真实遥感影像分割结果的定性、定量评价,验证所提出算法具有较强的鲁棒性,在降低对噪声的敏感性的同时,能够较好地保留影像细节,获得高精度的分割结果.     

一种快速的模糊局部C-均值聚类分割算法

针对模糊局部C-均值聚类算法计算复杂度高且对大数据样本集进行聚类时极为耗时的特点,提出了快速的模糊局部C-均值聚类分割算法。该算法将目标像素点与其邻域像素点构成的共生矩阵引入模糊局部C-均值算法,得到新的聚类隶属度和聚类中心表达式。对像素分类时,利用邻域像素隶属度进行滤波处理,进一步改善了算法的抗噪性。实验结果表明,该算法满足了图像分割有效性的需求,相较于模糊局部C-均值聚类算法,该算法具有更好的分割性能和实时性,能更好地满足实际场合图像分割的需要。     

Optimal-selection-based suppressed fuzzy c-means clustering algorithm with self-tuning non local spatial information for image segmentation

Suppressed fuzzy c-means clustering algorithm (S-FCM) is one of the most effective fuzzy clustering algorithms. Even if S-FCM has some advantages, some problems exist. First, it is unreasonable to compulsively modify the membership degree values for all the data points in each iteration step of S-FCM. Furthermore, duo to only utilizing the spatial information derived from the pixel’s neighborhood window to guide the process of image segmentation, S-FCM cannot obtain satisfactory segmentation results on images heavily corrupted by noise. This paper proposes an optimal-selection-based suppressed fuzzy c-means clustering algorithm with self-tuning non local spatial information for image segmentation to solve the above drawbacks of S-FCM. Firstly, an optimal-selection-based suppressed strategy is presented to modify the membership degree values for data points. In detail, during each iteration step, all the data points are ranked based on their biggest membership degree values, and then the membership degree values of the top r ranked data points are modified while the membership degree values of the other data points are not changed. In this paper, the parameter r is determined by the golden section method. Secondly, a novel gray level histogram is constructed by using the self-tuning non local spatial information for each pixel, and then fuzzy c-means clustering algorithm with the optimal-selection-based suppressed strategy is executed on this histogram. The self-tuning non local spatial information of a pixel is derived from the pixels with a similar neighborhood configuration to the given pixel and can preserve more information of the image than the spatial information derived from the pixel’s neighborhood window. This method is applied to Berkeley and other real images heavily contaminated by noise. The image segmentation experiments demonstrate the superiority of the proposed method over other fuzzy algorithms.     

利用包含度和隶属度的遥感影像模糊分割

目的 传统FCM算法及其改进算法均只采用隶属度作为分割判据实现图像分割。然而,在分割过程中聚类中心易受到同质区域内几何噪声的影响,导致此类算法难以有效分割具有几何噪声的图像。为了解决这一类问题,提出一种利用包含度和隶属度的遥感影像模糊分割算法。方法 该算法假设同一聚类对每个像素都有不同程度的包含度,将包含度作为一种新测度来描述聚类与像素间关系,并将包含度纳入目标函数中。该算法通过迭代最小化目标函数来得到最优的隶属度和包含度,然后,通过反模糊化隶属度和包含度之积实现带有几何噪声的遥感图像的分割。结果 采用本文算法分别对模拟图像,真实遥感影像进行分割实验,并与FCM算法和FLICM算法进行对比,定性结果表明,对含有几何噪声的区域,提出算法的用户精度和产品精度均高于FCM算法和FLICM算法,且总精度和Kappa值也高于对比算法。实验结果表明,本文算法能够抵抗几何噪声对图像分割的影响,且分割精度远远高于其他两种算法的分割精度。结论 提出算法通过考虑聚类对像素的包含性,能够有效抵抗几何噪声对图像分割的影响,使得算法具有较高的抗几何噪声能力,进而提高该算法对含有几何噪声图像的分割精度。提出算法适用于包含几何噪声的高分辨率遥感图像,具有很好的抗几何噪声性。     

结合多特征和模糊偏好关系的高分辨率遥感影像分割

高空间分辨率(简称高分辨率)遥感影像除光谱特征外,还包含丰富的纹理特征,为了实现高分辨率遥感影像的高精度分割,提出结合多特征和模糊偏好关系的分割方法.首先,通过像素光谱测度定义多种统计特征,根据定义的各个特征提取特征影像并分别实现影像分割,利用其结果构建模糊决策矩阵;然后,基于像素定义特征间的模糊偏好关系矩阵,计算不同特征对最终分割决策的权重,并对模糊决策矩阵加权以突出优势特征,抑制劣势特征;最后,通过反模糊化决策矩阵得到最优影像分割结果.对合成影像和真实高分辨率遥感影像的分割结果进行定性和定量评价,结果表明,合成影像的分割总精度为99.8%,Kappa值为0.998,说明所提出的算法通过结合各特征的优势部分能够获得高精度的分割结果.     

二维直方图分水岭分割方法的研究

提出了一种二维直方图分水岭分割方法。该方法选取遥感影像总体分辨能力较强的两个特征构建二维直方图,直接将二维直方图看作一幅灰度影像,然后用标记分水岭算法对二维直方图进行分割以确定不同类别的地物在特征空间中的位置,最后对遥感影像中的每个像素进行类别标记。与传统二维直方图分割方法相比,新方法可以筛选出区分能力较强的两个特征构建二维直方图,因而能取得更为理想的分割效果。     

A fast and robust image segmentation using FCM with spatial information

Automated segmentation of images has been considered an important intermediate processing task to extract semantic meaning from pixels. In general, the fuzzy c-means approach (FCM) is highly effective for image segmentation. But for the conventional FCM image segmentation algorithm, cluster assignment is based solely on the distribution of pixel attributes in the feature space, and the spatial distribution of pixels in an image is not taken into consideration. In this paper, we present a novel FCM image segmentation scheme by utilizing local contextual information and the high inter-pixel correlation inherent. Firstly, a local spatial similarity measure model is established, and the initial clustering center and initial membership are determined adaptively based on local spatial similarity measure model. Secondly, the fuzzy membership function is modified according to the high inter-pixel correlation inherent. Finally, the image is segmented by using the modified FCM algorithm. Experimental results showed the proposed method achieves competitive segmentation results compared to other FCM-based methods, and is in general faster.     

高斯Copula的多光谱遥感影像分割

为了充分利用多光谱影像波段间的相关性,提出高斯Copula的多光谱遥感影像分割方法.首先,建立基于马尔可夫随机场的标号场模型,使用Potts模型刻画该标号场.然后,建立表征像素光谱测度的特征场,利用高斯Copula建立像素光谱测度的多变量统计模型以刻画该特征场.结合标号场、特征场模型及各模型参数的先验概率,利用贝叶斯定理建立多光谱影像分割的后验概率模型.最后,设计适用于模拟后验概率模型的M-H算法,在最大后验概率策略下获取最优分割结果.对模拟和真实多光谱影像分割结果表明,文中方法描述波段间相关性的能力较强,准确性较高.     

快速鲁棒核空间模糊聚类分割

目的 传统模糊C-均值聚类应用于图像分割仅考虑像素本身的聚类问题,无法克服噪声干扰对图像分割结果的影响,不利于受到噪声干扰的工业图像、医学影像和高分遥感影像等进行目标提取、识别和解译。嵌入像素空间邻域信息或局部信息的鲁棒模糊C-均值聚类分割算法是近年来图像分割理论研究中的热点课题。为此,针对现有的鲁棒核空间模糊聚类算法非常耗时且抑制噪声能力弱、不适合强噪声干扰下大幅面图像快速分割等问题,提出一种快速鲁棒核空间模糊聚类分割算法。方法 利用待分割图像中像素邻域的灰度信息和空间位置等信息构建线性加权滤波图像,对其进行鲁棒核空间模糊聚类。为了进一步提高算法实时性,引入当前聚类像素与其邻域像素均值所对应的2维直方图信息,构造一种基于2维直方图的鲁棒核空间模糊聚类快速分割最优化数学模型,采用拉格朗日乘子法获得图像分割的像素聚类迭代表达式。结果 对大幅面图像添加一定强度的高斯、椒盐以及混合噪声,以及未加噪标准图像的分割测试结果表明,本文算法比基于邻域空间约束的核模糊C-均值聚类等算法的峰值信噪比至少提高1.5 dB,误分率降低约5%,聚类性能评价的划分系数提高约10%,运行速度比核模糊C-均值聚类和基于邻域空间约束的鲁棒核模糊C-均值聚类算法至少提高30%,与1维直方图核空间模糊C-均值聚类算法具有相当的时间开销,所得分割结果具有较好的主观视觉效果。结论 通过理论分析和实验验证,本文算法相比现有空间邻域信息约束的鲁棒核空间模糊聚类等算法具有更强的抗噪鲁棒性、更优的分割性能和实时性,对大幅面遥感、医学等影像快速解译具有积极的促进作用,能更好地满足实时性要求较高场合的图像分割需要。