基于加权香农熵的图像阈值法

熵阈值法是图像分割的一种重要方法,在图像处理与识别中广为应用。针对最大熵阈值法是基于图像灰度分布的均匀性假设,导致它对有些图像分割无效的问题,首先提出了加权信息熵的图像分割新方法,其次对加权信息熵的灰度级权因子选取方式进行了探讨,最后给出了基于类内熵和类间熵相结合的图像分割效果评价新方法。实验结果表明,提出的方法是可行的。     

滚动接触疲劳缺陷检测的改进Otsu算法

针对滚动接触疲劳试验机高精度和高效率的检测要求,提出一种基于自动加权阈值的改进Otsu算法,将背景发生的概率作为Otsu分割阈值的权重,使分割阈值靠近直方图的左下缘.首先对试件图像进行区域定位,获得试件接触表面图像;然后比较不同滤波器的检测准确率、召回率、调和平均以及运行时间,选择运行时间短、调和平均大的快速导向滤波器对图像进行滤波;最后计算图像的错误分类误差来验证检测算法的有效性.实验结果表明,该算法对测试图像的错误分类误差接近于0,与Otsu、加权目标方差、谷值强调和邻域谷值强调阈值分割法相比,在滚动接触疲劳缺陷检测中有更好的分割结果.     

模糊Renyi熵与QGA结合的快速图像分割

针对非模糊熵的阈值分割方法不能较好地反映数字图像本质上具有的模糊特性,提出一种新的基于模糊熵的图像阈值分割方法。通过模糊隶属度函数将图像直方图信息转换到模糊域,利用模糊Renyi熵计算目标与背景的信息熵。根据最大熵原理,引入量子遗传算法对隶属度函数参数进行寻优,进而得到图像的最佳分割阈值。与典型的阈值法进行对比实验,表明该方法能获得更好的分割结果,满足实时性需求。     

基于信息熵的图像分割阈值迭代改进算法

将信息熵理论和分割阚值迭代法融合,提出一种基于图像目标信息熵的阈值迭代选取方法,并将这种改进的迭代法与目前常见的最大类间方差法和最大熵法进行比较.实验表明,此算法具有速度快,总体分割效果好的优点.     

钢轨表面缺陷检测的图像预处理改进算法

由于线阵相机拍摄的图像光照不均、对比度低,使得钢轨表面离散缺陷检测成为机器视觉检测的难点,为此提出局部非线性对比度增强法和改进最大熵阈值分割法对钢轨图像进行预处理.该算法将局部区域内相对较低的灰度级映射到更低的范围,相对较高的灰度级映射到更高的范围,实现对比度拉伸;通过分析图像的目标熵、背景熵、灰度概率分布曲线,使用图像目标熵最大、目标概率较小的改进最大熵阈值分割法对图像进行分割,得到包含噪声相对较少的图像.实验结果表明,文中提出的非线性对比度图像增强算法简单、快速、有效,而且增强效果与光照无关;与原始的最大熵、目标最大熵、OSTU阈值分割法相比,改进的最大熵分割阈值较小,分割后的图像包含的噪声少;改进的预处理算法对测试图像的漏检率和误检率分别是6.2%和7.3%.     

基于严格等价函数的区间二型模糊熵及其图像阈值分割方法

文中利用严格等价函数提出一种基于区间二型模糊熵的图像阈值分割方法.首先基于公理化定义,利用严格定价函数提出一种区间二型模糊熵的构建方法,由此可以得到多个不同的模糊熵计算表达式;然后通过理论分析给出了利用最小化模糊熵准则选取最优阈值的方法.实验结果表明,与现有的其他模糊阈值分割法和改进的2维Otsu法等相比,该方法的分割更加准确,运行时间更少,具有更广泛的适应性.     

基于信息熵图像分割算法的若干改进

最大熵阈值法是图像分割的一种重要方法,在图像处理与识别中广为应用。针对原有最大熵阈值法的不足,从3个方面对其进行了改进研究:参数化最大熵分割准则,引入灰度对比度对分割进行评价来选取参数来改善最大熵阈值法的分割性能;加权图像指数熵,引入了信息熵的指数形式并对其加权,依照灰度的分布选取权重,并通过分割后灰度对比度来确定权的参数,更充分地利用了图像的灰度信息;基于高频率灰度信息对原始熵进行变形,充分考虑了高频率灰度对分割的影响。通过对比实验表明,改进算法确定的阈值可以获得更佳的分割效果。     

核空间散度阈值法

提出了一种核空间散度阈值分割方法。首先定义了一种参数型Bregman散度;其次提出了参数型Bregman散度阈值法,并将现有交叉熵阈值法和Otsu阈值法统一起来;再次基于参数型Bregman散度构造了核空间中一种新的不对称核函数,将图像灰度级从欧氏空间变换到再生核空间,获得了一种核空间的散度阈值分割法;最后研究了该分割法中核函数参数选取方法。实验结果表明,基于核空间的散度分割法具有一定的普适性,并能改善现有交叉熵阈值法和Otsu阈值法的分割性能,同时也可将这两种经典阈值分割法看做核空间散度阈值法的特殊情形。     

图像分割的最大熵方法的改进

对基于二维直方图的最大熵选取阈值进行了修正,提出了一种基于修正最大熵的图像分割算法。算法通过将二维直方图分为四部分：背景、目标、受噪声干扰的背景和受噪声干扰的目标,以选取这四部分的信息熵的和最大作为阈值的选取准则。该方法有三个优点：尽可能包括背景部分和目标部分;可以有效地提高对噪声数据的鲁棒性;不过度地引入噪声和边缘信息。实验结果表明,该方法具有较好的图像分割效果。     

基于微粒群和最大模糊熵的图像分割

提出了一种基于微粒群和最大模糊熵的图像分割方法.将图像分为目标和背景,并分别建立相应的模糊隶属函数来描述图像各个灰度级属于目标和背景的模糊特性,进而给出图像模糊熵的描述.在此基础上,根据最大模糊熵准则采用微粒群算法搜索模糊参数的最优组合,确定区分目标和背景的最佳阈值.为了验证方法的有效性,对比进行了图像分割实验,并与双峰法、迭代法和最大类间方差法进行了比较,实验结果表明,效果良好,能够自动、有效地选取阈值,分割效果优于其它三种算法,具有很好的鲁棒性和自适应性.     

基于粒子群优化算法和模糊熵的多级阈值图像分割算法

针对现有阈值分割算法利用穷举搜索寻找最优阈值而造成的计算成本较大的问题,提出了一种基于粒子群优化算法和模糊熵的多级阈值图像分割算法。图像分割是图像分析中非常重要的预处理步骤,在提出的方法中,首先选择香农熵和模糊熵作为优化技术的目标函数;然后建立一种基于粒子群优化算法的多层次图像阈值分割,通过最大化香农熵或模糊熵进行图像分割。最后从图像分割数据库中选取Lena、baboon和airplane作为测试图像进行性能分析（包括鲁棒性、效率和收敛性）,并与现有的几种阈值分割算法进行比较。结果显示,提出的算法得到了更高PSNR值和更少的分类误差,证明了该算法是一种高效的多级阈值图像分割算法。     

二维熵取小法和模糊熵相结合的图像分割方法

基于二维熵的分割方法是常用的阈值分割技术,其基本假设是对象区域和背景区域占据了二维直方图的绝大部分区域,即假设对象区域和背景区域的概率和近似为1.Brink提出了通过将对象区域的熵和背景区域的熵先取小然后再取大的方法来获得阈值,该方法存在的不足是忽略了边界区域的信息对分割结果的影响,鉴于此,提出了一种结合二维熵和模糊熵的图像分割方法,先采用Brink提出的二维熵法对图像进行初步分割,再采用模糊熵作后续处理以弥补忽略边界信息带来的问题.实验结果表明,对于含噪图像,该方法的分割效果是比较理想的.     

利用云模型的血细胞图像阈值化方法

经典统计阈值方法直接利用类方差构造最优阈值准则,具有一定的通用性,但在某些情况下缺乏实际应用的针对性。为了解决血细胞图像阈值化及白细胞核提取问题,提出了一种利用云模型的简单快速方法。该方法分别生成白细胞核和血细胞背景对应的云模型,利用各类云模型的超熵定义了新的阈值化准则,然后通过最大化该准则自动获取最优灰度阈值,最终完成血细胞图像二值化及白细胞核提取。实验结果表明,与Otsu法、最大熵法、最小误差法、最小类内方差和法以及最小极大类内方差法等方法相比,新方法更适合于血细胞图像分割,二值化效果好,白细胞核提取质量高,具有合理性和有效性。     

基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法

针对钢轨表面图像具有的光照不均匀、可识别特征有限、对比度低、反射特性易变等特性,提出基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法。该方法主要包括轨面图像预处理、背景建模与差分、缺陷比例限制滤波、缺陷比例限制最大熵阈值分割和连通区域标记5个步骤。首先结合轨面图像列灰度均值和列灰度中值进行快速背景建模,将预处理后的图像与背景图像进行差分操作;其次利用轨面图像缺陷占比较低的特征对差分图进行缺陷比例上限的阈值截断,以增强差分图的对比度;随后利用此特征改进最大熵阈值分割,采用自适应加权因子对目标熵进行全局可变加权,并选择出一个合适的阈值使熵值最大化,使得在保留真实缺陷的同时减弱诸如阴影、锈迹等噪声的干扰;最后利用连通区域标记法对阈值分割后的二值图像中的缺陷区域进行统计,并把缺陷面积低于钢轨损伤标准的区域判定为噪声并进行去除,以实现钢轨表面缺陷检测。仿真实验结果表明,新方法可以对钢轨表面缺陷进行很好的检测,其检测结果的召回率、精确率和加权调和平均值分别达到94.19%、88.34%和92.96%,平均错误分类误差值为0.006 4,具有一定的实用价值。     

基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法

针对钢轨表面图像具有的光照不均匀、可识别特征有限、对比度低、反射特性易变等特性，提出基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法。该方法主要包括轨面图像预处理、背景建模与差分、缺陷比例限制滤波、缺陷比例限制最大熵阈值分割和连通区域标记5个步骤。首先结合轨面图像列灰度均值和列灰度中值进行快速背景建模，将预处理后的图像与背景图像进行差分操作；其次利用轨面图像缺陷占比较低的特征对差分图进行缺陷比例上限的阈值截断，以增强差分图的对比度；随后利用此特征改进最大熵阈值分割，采用自适应加权因子对目标熵进行全局可变加权，并选择出一个合适的阈值使熵值最大化，使得在保留真实缺陷的同时减弱诸如阴影、锈迹等噪声的干扰；最后利用连通区域标记法对阈值分割后的二值图像中的缺陷区域进行统计，并把缺陷面积低于钢轨损伤标准的区域判定为噪声并进行去除，以实现钢轨表面缺陷检测。仿真实验结果表明，新方法可以对钢轨表面缺陷进行很好的检测，其检测结果的召回率、精确率和加权调和平均值分别达到94.19%、88.34%和92.96%，平均错误分类误差值为0.006 4，具有一定的实用价值。     

利用混沌PSO或分解的2维Tsallis灰度熵阈值分割

现有最大Shannon熵或Tsallis熵阈值选取方法没有从类内灰度均匀性出发,而仅依据图像灰度直方图,并且Tsallis熵法的分割效果通常优于Shannon熵法。为此,提出了基于混沌粒子群优化(PSO)和基于分解的两种2维Tsallis灰度熵阈值分割方法。首先,给出了1维Tsallis灰度熵阈值选取方法并将其推广到2维,导出了相应的2维Tsallis灰度熵阈值选取公式及其递推算法;其次,利用混沌PSO算法搜寻2维Tsallis灰度熵法的最佳阈值,并采用递推方式去除迭代过程中适应度函数的冗余运算,大大提高了运行速度;最后,将2维Tsallis灰度熵阈值选取方法的运算转化为两个1维Tsallis灰度熵法的运算,计算复杂度从O(L2)进一步降低到O(L)。实验结果表明,与2维最大Shannon熵法、2维最大Tsallis熵法及2维Tsallis交叉熵法相比,所提出的两种方法可以大幅提高图像分割质量和算法运行速度。     

矩不变调整的二维Shannon嫡图像分割及其快速实现

为了克服二维Shannon熵阈值法的缺陷,提出了一种使用矩不变法来调整二维直方图斜分Shannon熵的阈值分割方法。首先将二维直方图斜分原理运用到两种Shannon熵阈值法中,然后利用矩不变法从两种熵阈值法获取的阈值中选择最佳阈值,并提出二维直方图斜分Shannon熵阈值法的一般递推算法,最后将二维直方图分布特性与这种算法有机结合得到新型快速的递推算法。实验结果表明,提出的方法不仅分割效果优于当前的二维直方图斜分的最大熵阈值法,而且运行速度更快,约快4倍。     

基于2维灰度熵阈值选取快速迭代的图像分割

目的 为了使图像阈值分割的精度和速度进一步提高,提出了一种基于2维灰度熵阈值选取快速迭代的图像分割方法。方法 首先,提出了1维灰度熵阈值选取的快速迭代算法;然后,考虑图像目标和背景的类内灰度均匀性,给出了基于灰度—邻域平均灰度级直方图的灰度熵阈值选取准则;最后,提出了2维灰度熵阈值选取的快速迭代算法,并采用递推方式计算准则函数中的中间变量,避免其重复运算,加快了运算速度,大大减少了运算量。结果 大量实验结果表明,与近年来提出的3种阈值分割法相比,所提出的方法分割性能更优,分割后的图像中目标区域完整,边缘清晰,细节丰富且运行时间短,仅为基于混沌小生境粒子群优化的二维斜分倒数熵分割法运行时间的3%左右。结论 本文方法对不同类型灰度级图像的分割效果及运行速度均有明显优势,是实际系统中可选择的一种快速有效的图像分割方法。     

一种基于Tsallis熵的彩色图像边缘检测方法*

通过引入Tsallis熵,提出了一种新的彩色图像边缘检测方法.该方法首先将彩色图像从RGB空间转换到YCbCr空间,分别求出三个子空间中像素在3×3邻域内的最大边缘强度值;然后采用Tsallis熵求取每一个子空间的最佳边缘强度阈值对亮度子空间Y和颜色信息子空间Cb、Cr分别进行边缘提取,最后将三个子空间中获取的边缘点进行融合,从而完成整幅图像的边缘检测.实验结果表明,与采用Shannon熵的边缘检测方法相比,该方法具有更好的灵活性和可行性.