高斯尺度空间下估计背景的自适应阈值分割算法

为有效分割非均匀光照图像,提出一种在高斯尺度空间下估计背景的自适应阈值分割算法. 首先,利用二维高斯函数对待处理图像进行卷积操作来构建一个高斯尺度空间,在此空间下进行背景估计,并采用背景差法来消除非均匀光照干扰,从而提取出目标图像;然后,采用 矫正进行增强处理以突出较暗目标信息;最后,经强调谷底的最大类间方差法进行全局分割得到最终结果. 为验证算法的有效性,对非均匀光照条件下文本图像以及非文本图像进行了测试,并与基于偏移场的模糊C均值方法、灰度波动变换自适应阈值分割算法和自适应最小误差阈值分割算法,在错误分割率和运行时间上进行了对比. 实验结果表明,对比以上三种方法,该算法的分割结果更为理想.     

采用高斯拟合的全局阈值算法阈值优化框架

采用最大类间方差法、最大熵法和最小误差法3种经典全局阈值方法获得的阈值,存在一定偏差.针对该问题,提出了一种采用高斯拟合的全局阈值算法阈值优化框架(TOF).本优化框架先利用全局阈值算法获得初始阈值,将图像粗分为背景和目标2个部分,然后分别计算各部分均值和方差来拟合出2个高斯分布.由于最佳阈值位于2个高斯分布的交点位置,为此本框架采用多次迭代方式来优化阈值,直至最终收敛到最佳阈值.为提高抗噪性能,结合三维直方图重建和降维思想,提出了一种鲁棒的采用高斯拟合的全局阈值算法阈值优化框架(RTOF).实验结果表明,对于以上经典全局算法,采用本优化方法均能收敛到一个最佳阈值,同时本算法还具有鲁棒的抗噪性能和较高的执行效率.     

灰度图像最小误差阈值分割法的二维推广

一维最小误差阈值法假设了目标和背景的灰度分布服从混合正态分布. 考虑到噪声等因素对图像质量的影响, 本文在二维灰度直方图上, 基于二维混合正态分布假设, 给出一维最小误差阈值法的二维推广表达式. 为了提高算法的运行速度, 也给出了快速递推算法. 实验表明, 二维最小误差阈值法是一个有效的图像分割算法, 能够更好地适应目标和背景方差相差较大的图像及噪声图像的分割问题.     

基于三维直方图修正和灰度熵分解的图像分割

图像噪声容易引起图像误分割,而常用阈值选取方法仅依赖于图像直方图的概率信息,未直接考虑图像中类内灰度分布的均匀性。为此,提出一种修正三维直方图和分解处理灰度熵的图像分割算法。分析图像的噪声对其邻域灰度造成的影响,通过修正三维直方图来减弱噪声干扰,给出三维灰度熵阈值的选取公式,并将三维灰度熵分解至一维进行处理,使计算复杂度由O(L3)降为O(L)。实验结果表明,与二维最大熵斜分法、二维交叉熵递推法、降维三维Otsu法相比,该算法抗噪性能更强、分割效果更好,同时能使运算时间缩短10%以上。     

基于三维指数灰度熵的快速图像分割算法

针对现有阈值分割法通常只考虑图像直方图的统计信息,而忽略了图像目标和背景类内灰度分布的均匀性,提出指数灰度熵分割算法,并推广得到三维指数灰度熵分割算法。给出了一维指数灰度熵阈值法及三维指数灰度熵阈值法的原理,在三维直方图上,将降维处理和优化搜索策略相结合,得到最优分割阈值。理论证明,阈值搜索复杂度由原来的[O(L3)]降至[O(L12)]。实验结果表明,与现有的多种阈值法相比,所提算法抗噪性能更强、分割效果更优,且运算时间大为减少。     

新的基于分解直方图的三维Otsu分割算法

Otsu是图像处理领域一种常见的图像分割方法.为了解决传统的三维Otsu法时间复杂度高、抗噪性低等缺点,提出了利用直方图投影技术和直方图分解技术对三维直方图降维,将其拆分成一个一维直方图和一个二维直方图,分别用一维Otsu法和二维曲线型Otsu法求阈值,再用获得的阈值确定图像点的归类.实验对比结果表明:该方法分割效果较好,运行时间短,能满足实时性的要求.     

基于粒子群优化算法的最佳熵阈值图像分割

研究图像的空间信息和灰度的信息图像分割,从中提取感兴趣的目标.针对传统阈值算法虽然考虑了图像的空间信息,但是由于解空间维数增加,搜索范围增大,导致了计算时间延长,求解最优阈值的速度较低,同时传统二维熵的计算中只考虑了像素的概率,忽略了灰度的概率,导致分割不准确.为了充分利用灰度图像的灰度信息和空间信息,提高分割精确度和最优阈值的求解速度,提出一种基于粒子群算法的阈值分割方法(PSO-SDAIVE算法).算法对传统的二维直方图进行改进,生成差值属性灰度直方图,同时对灰度均值和二维熵的计算进行改进,生成空间差值属性信息值熵(SDAIVE),最后用粒子群算法来搜索SDAIVE的最大值.对头部CT图像进行分割进行了仿真,实验结果表明,能够对图像进行准确的分割,而且运行时间明显较短,证明粒子群优化的图像分割算法是可行和有效的.     

光照不均匀图像的灰度波动局部阈值分割

针对工业图像经常存在不均匀光照的干扰,提出一种光照不均匀图像的灰度波动局部阈值分割算法。从水平及垂直方向上提取图像的灰度波动曲线,并迭代搜索每条曲线上满足给定波动幅度阈值的较大尺度波峰点和波谷点;在每对交替波峰点或波谷点之间求取浮动阈值来划定目标和背景像素的归属;对两个方向上取得的阈值图像进行相交操作得到最终分割图像。实验结果表明,与二维Otsu法、二维Tsallis熵法、Niblack法等几种算法相比,该算法的分割效果及实时性都具有明显的提升。     

光照鲁棒的模糊C均值聚类显微图像分割

传统的模糊C均值FCM聚类图像分割算法在显微图像分割中由于没有考虑光照不均匀的影响而降低了分割的效果,为此,提出了一种光照鲁棒的FCM显微图像分割算法。该算法用正交基函数的线性组合模拟不均匀光照,并引入到FCM算法的目标函数中,进行图像的模糊分割。算法不仅降低了非均匀光照对分割效果的影响,还可以同步估计不均匀光照场。实验结果表明,该方法非常有效。     

基于微粒群算法的灰度图像阈值分割的改进

为了充分利用灰度图像的灰度信息和空间信息,提高分割精确度和最优阈值的求解速度,提出一种基于微粒群算法的阈值分割方法--PSO-SDAIVE算法.该算法对传统的二维直方图进行改进,生成差值属性灰度直方图,同时对灰度均值和二维熵的计算进行改进,生成空间差值属性信息值熵(SDAIVE),最后用微粒群算法搜索SDAIVE的最大值.在实验中,对头部CT图像进行分割,实验结果表明,这种分割方法能精确地获得分割阈值,并有很好的抗噪声能力,节省计算时间.     

Fractional differentiation and non-Pareto multiobjective optimization for image thresholding

Various techniques have previously been proposed for single-stage thresholding of images to separate objects from the background. Although these global or local thresholding techniques have proven effective on particular types of images, none of them is able to produce consistently good results on a wide range of existing images. Here, a new image histogram thresholding method, called TDFD, based on digital fractional differentiation is presented for gray-level image thresholding. The proposed method exploits the properties of the digital fractional differentiation and is based on the assumption that the pixel appearance probabilities in the image are related. To select the best fractional differentiation order that corresponds to the best threshold, a new algorithm based on non-Pareto multiobjective optimization is presented. A new geometric regularity criterion is also proposed to select the best thresholded image. In order to illustrate the efficiency of our method, a comparison was performed with five competing methods: the Otsu method, the Kapur method, EM algorithm based method, valley emphasis method, and two-dimensional Tsallis entropy based method. With respect to the mode of visualization, object size and image contrast, the experimental results show that the segmentation method based on fractional differentiation is more robust than the other methods.     

粒子群优化在图像最小误差阈值化中的应用

提出了一种基于粒子群优化（PSO）的图像最小误差阈值化方法。将粒子群优化算法应用于图像最小误差阈值化中,克服了常规最小误差阈值化计算量大的缺点。实验证明该算法能有效降低常规图像最小误差阈值化的计算量,与遗传算法相比,该方法有更好的收敛性和稳定性。     

一种改进的二维最小误差闭值分割方法

二维最小误差(TME)阈值法是一种有效的图像分割方法,但该方法计算复杂度高,难以实时处理,且该算法受噪声影响较大.针对此问题,提出了一种改进的TME阈值分割方法.首先,将传统的3×3模板分成互补的两个模板:十字模板和4-角域模板,并用这两个模板分别对原图像进行中值滤波得到两幅图像;然后,用两幅图像创建二维直方图并对其进行分割,以获得更好的分割性能;最后,对TME阈值选取公式进行简化得到最简公式,并利用此最简公式和其在二维直方图上的计算特性构建新型的快速算法,以便降低计算复杂度.仿真实验结果表明,与当前TME 阈值分割方法相比,所提方法不仅分割效果更好、稳定性更强,而且运行速度更快,占用的存储空间更少.     

融合视觉模型和最大类间方差的阈值分割算法

针对传统二维直方图的区域划分方法存在把图像的部分目标点和背景点错误划分为边缘点或噪声点,而把部分边缘点和噪声点划分为目标点和背景点的缺点,以及传统二维最大类间方差阈值分割算法的时间复杂度较高的缺点,提出了采用视觉模型构造二维直方图,并提出了该二维直方图的区域划分方法,同时还把提出的二维直方图应用到最大类间方差阈值分割算法中。根据分割时间、分类误差、均匀性等定量评价标准,做了一系列实验,与几种典型的二维阈值分割算法相比,提出的阈值分割算法在降低计算复杂度的同时还具有很好的分割性能。     

基于特征距离的阈值法及其在眼科图象分割中的应用

医学图象的识别与分析能够为临床提供定量比的诊断依据,而图象分割是其中最关键的一步。为提高医学图象侵分割效果,提出了一种基于特征距离的阈值分割算法,并将其与颜色特征分类相结合,来对眼科裂隙灯生物显微镜图象上的角膜充血区进行分割,分割结果可用于角膜充血区的定量体分析,另外,该算法中的样本典型值是通过一种三维直方图分块算法来确定的,实验结果表明,该算法可以有效地分割出角膜充血,其分割效果优于欧氏距离阈值法,且分析数据的精度能够达到临床诊断的要求。     

工业检测图像灰度波动变换自适应阈值分割算法

工业检测图像经常受到不均光照的影响,对该类图像局部自适应分割算法比全局算法能产生更好的分割效果. 但局部算法中基于分块的算法对分块方法缺乏指导,而基于邻域的算法容易在背景或前景内部产生误分. 针对上述缺点,本文提出了一种多方向灰度波动变换的自适应阈值分割算法. 该算法先从多个方向依照灰度波动对图像进行转换,构造以多维向量为基础的灰度波动变换矩阵, 然后利用主成分分析法(Principal component analysis, PCA)将高维向量压缩至一维并生成变换图像,最后运用Otsu算法分割变换图像. 该算法无需分块,并且仅需波动幅度阈值和布尔型背景色两个参数. 实验结果表明,该算法能够有效减少不均光照对工业检测图像分割的影响, 与Niblack法、Sauvola法等几种局部算法相比,该法在分割效果上具有了明显的提升.     

直接零件标记的二维条码定位方法

针对直接零件标记（DPM, Direct Part Marking）二维条码的定位技术展开研究。由于环境光照、金属材质等因素,采集到的条码图像会存在光照不均、对比度低和高光等问题,对DPM二维条码定位带来很大的影响。采用了同态滤波的方法来增强图像,用梯度投影法对二维条码区域进行初定位。针对背景灰度级与目标灰度级相近导致传统阈值化存在误分割的问题,采用了一种OSTU与邻域阈值相结合的自适应二值化算法。利用形态学拟合Data Matrix二维条码的L型定位边,最后采用凸包算法实现对二维条码精定位。实验表明,该方法能有效解决图像采集中出现的光照不均、对比度低等问题,快速定位出条码区域。     

基于图像边缘信息的2维阈值分割方法

为了改善2维阈值分割性能,提高图像分割的效率,在传统2维Otsu阈值分割算法的基础上,提出了一种基于图像边缘信息的2维阈值分割方法。这种改进的方法保留了2维Otsu阈值分割算法分割结果准确的优点,并在此基础上充分利用图像的边缘信息,通过分析图像的边缘直方图和阈值的关系来得到最优分割阈值。仿真实验结果表明,该方法与传统2维分割算法相比,不仅计算简单,而且实时性好。