结合空间邻域信息的核FCM图像分割算法

针对传统FCM聚类算法在图像分割时对噪声敏感的问题,提出一种结合空间邻域信息的核FCM图像分割算法。该算法在FCM算法目标函数中增加了空间约束函数,并引入考虑邻域信息的局部隶属度函数,同时引入核函数,用内核诱导距离替换原来的欧式距离,优化分割图像的特征。最后通过将全局模糊隶属度函数与局部隶属度函数结合在一起,得到新的加权隶属度函数,实现图像的分割。通过对人工合成图像和自然图像进行分割实验,结果表明,在分割质量和效果上该算法明显优于标准FCM算法及KFCM等改进算法,同时对噪声更具鲁棒性。     

一种融合邻域信息的模糊C-均值图像分割算法

模糊C-均值算法（fuzzy C-means,FCM）对图像噪声敏感,只考虑了图像数值信息而忽略了邻域空间信息,造成最终的图像分割结果不精确。为了克服FCM存在的问题,将图像局部信息与非局部信息融入到多测度模型中,扩充了原本聚类的单一测度。另外将先验概率引入隶属度矩阵中,使得每次迭代前,隶属度矩阵中像素点的邻域信息都被充分考虑,最后添加一个邻域隶属度惩罚项修正聚类结果。实验证明:该算法对噪声鲁棒性强,能够获得较为理想的图像分割效果。     

利用邻域差异性信息的FCM改进算法

为了克服模糊C均值（FCM）无法处理图像噪声的缺点以及常用改进算法分割不足,提出了一种利用邻域差异性信息的FCM改进算法。利用高斯函数来合理刻画邻域间像素的空间位置和灰度差异特性,实现对中心像素隶属度的调整,达到分割噪声图像的目的。实验证明,该算法可以有效地处理高斯和椒盐噪声,在去除噪声的同时较完整地保留了图像的细节,其分割效果优于几种常用FCM改进算法。     

噪声不均条件下的模糊C均值聚类算法及应用

随着工业生产和工艺的进步,人们对产品的质量要求越来越高。为提高光缆表面瑕疵分割的效果,克服模糊C均值聚类算法对噪声敏感的不足,提出了一种新的模糊C均值聚类（FCM）的瑕疵图像分割方法。该方法一方面考虑样本的邻域像素信息,使FCM的隶属度函数中包含像素的邻域信息,另一个方面使用一种新的距离度量方式代替传统的欧式距离。利用以上两种方法来增加算法的鲁棒性,此外,通过直方图法给聚类中心赋初值,使分割效果稳定。最后,分别对CCD相机获取的光缆图像添加椒盐噪声和高斯白噪声,使用改进的FCM算法和传统的FCM算法、FCMM算法进行光缆表面瑕疵分割实验。图像和分割正确率的对比实验结果表明,使用改进的FCM算法能更好地克服噪声,精确地将瑕疵从图像上提取出来,瑕疵轮廓更为清晰,提高了光缆表面瑕疵检测的效果。     

一种融入局部信息的直觉模糊C-均值聚类图像分割算法

模糊C-均值(FCM)算法对图像噪声敏感,聚类过程中只考虑图像的数值特征信息而忽略像素间空间约束关系,同时单一隶属度并不能充分描述图像的不确定性,这使得基于FCM的图像分割不够准确.融入局部信息的改进FCM算法虽然对图像噪声有一定鲁棒性,但对图像细节保持不够,难以分割微小区域.针对上述问题,提出一种基于直觉模糊集的改进模糊C-均值(IFS_FCM)图像分割算法.该方法将直觉模糊集理论融入到FCM中,充分考虑图像的不确定性,同时在目标函数中引入空间邻域信息,使得该分割算法对噪声鲁棒性增强的同时还能保持图像细节信息.实验结果表明,IFS_FCM能获得更加理想的图像分割效果.     

改进模糊划分的FCM聚类算法的一般化研究

聚类分析是无监督模式识别中的一种重要方法,已广泛应用于数据挖掘、图像处理、计算机视觉、生物信息和文本分析中.在聚类算法中,模糊指数m对聚类结果有十分重要的影响.针对IFP-FCM算法模糊指数m被限定为2的问题,提出了一般化的改进模糊划分的FCM聚类算法GIFP-FCM.通过引入新的隶属度约束,解决了IFP-FCM算法模糊指数m的一般化问题;同时GIFP-FCM算法从Voronoi距离和竞争学习的角度对其鲁棒性和快速收敛性进行了合理解释;其次,通过引入模糊程度系数α,使得FCM算法和IFP-FCM算法分别表示为GIFP-FCM算法在α等于0和α趋于1时的特例.实验结果表明,GIFP-FCM算法较之于IFP-FCM和FCM算法具有更好的鲁棒性和参数适应性;在纹理图像分割中,GIFP-FCM也明显优于IFP-FCM和FCM算法.     

自适应非局部空间约束与K-L信息的模糊C-均值噪声图像分割算法

针对传统模糊C-均值聚类(FCM)算法对噪声鲁棒性差的问题, 提出一种自适应非局部空间约束与K-L信息 的模糊C-均值噪声图像分割算法. 首先, 通过定义平滑度, 设计自适应匹配函数, 实现非局部空间信息项搜索窗口和 邻域窗口的自适应计算, 克服非局部空间信息窗口大小固定的问题. 其次, 将K-L信息引入目标函数, 利用隐马尔可 夫模型计算图像像素的上下文信息, 减少分割的模糊性. 最后, 利用原始图像和非局部空间信息项局部方差的绝对 差和其倒数自适应约束原始图像和非局部空间信息项, 实现约束项参数的自适应选择, 提高算法的灵活性. 含噪合 成图像和彩色图像分割实验表明, 该算法在分割精准度、平均交互比、归一化互信息、模糊分割系数和模糊划分熵 等性能方面均优于其他几种FCM算法. 例如, 在混合噪声密度为15%的条件下, 算法的模糊分割系数和模糊划分熵 分别达到99.92%和0.14%.     

基于空间信息的可能性模糊C均值聚类遥感图像分割

可能性模糊C均值(PFCM)聚类算法作为模糊C均值(FCM)聚类算法的一种改进算法,能在一定程度上克服FCM算法对噪声的敏感性;但由于PFCM没有考虑像元间的空间信息,对含有较大噪声的图像分割效果依然不理想。为此,提出一种新的基于空间信息的PFCM算法(SPFCM),克服了PFCM算法对含有较大噪声的图像分割效果不佳的缺点。通过对人工图像和IKONOS遥感图像进行分析,结果表明,SPFCM算法无论是在视觉上还是在分割正确率上都优于传统的FCM算法、PFCM算法及两种加入空间信息的FCM算法;对于含有高斯噪声和盐椒噪声的图像,平均分割正确率高达99.71%,是一种去噪效果较好的图像分割算法。     

改进的非局部FCM脑核磁共振图像分割与偏移场恢复耦合模型

核磁共振图像技术可用于对疾病的辅助诊断,然而受成像机制的影响往往图像中含有噪声以及偏移场,使得传统的模糊C均值(FCM)算法很难得到较好的分割结果.为此,提出一种基于FCM算法的分割与偏移场恢复耦合模型.首先将偏移场耦合到模型中,以降低灰度不均匀对分割的影响;其次将非局部信息融入模型中,使其在降低噪声影响的同时还能保持细长拓扑结构区域信息;最后引入隶属度正则项,以降低隶属度在过渡区域的影响,改善模型的分割效果.实验结果证明,文中模型对噪声具有较好的鲁棒性,并且在分割过程中能较好地恢复图像偏移场,得到较理想的分割结果及偏移场估计.     

改进的模糊C均值聚类的图像分割算法

传统FCM算法仅考虑了图像像素的灰度信息,因此在分割含噪图像时效果较差。为了克服传统FCM算法的局限性,提出一种基于空间邻域信息的二维模糊聚类算法,该算法利用图像像素灰度和邻域灰度组成的二维直方图中对角线元素受噪声影响较小,反映图像中相对稳定的信息,且运算只与图像的灰度级数目有关的特征,实现噪声图像的分割。实验结果表明,该算法在分割含噪图像时,不仅提高了传统FCM算法的分割效果,且分割速度明显加快。     

基于可靠性的鲁棒模糊聚类

相比于k-means算法,模糊C均值(FCM)通过引入模糊隶属度,考虑不同数据簇之间的相互作用,进而避免了聚类中心趋同性问题.然而模糊隶属度具有拖尾和翘尾的结构特征,因此使得FCM算法对噪声点和孤立点很敏感;此外,由于FCM算法倾向于将各数据簇均等分,因此算法对数据簇大小也很敏感,对非平衡数据簇聚类效果不佳.针对这些问题,本文提出了基于可靠性的鲁棒模糊聚类算法(RRFCM).该算法基于当前的聚类结果,对样本点进行可靠性分析,利用样本点的可靠性和局部近邻信息,突出不同数据簇之间的可分性,从而提高了算法对噪声的鲁棒性,并且降低了对非平衡数据簇大小的敏感性,得到了泛化性能更好的聚类结果.与相关算法进行对比,RRFCM算法在人造数据集,UCI真实数据集以及图像分割实验中均取得最优的结果.     

基于空间邻域加权的模糊C-均值聚类及其应用研究*

针对模糊C-均值聚类法用于图像聚类时仅利用了像素的灰度信息,而忽视空间位置信息,导致在噪声区域和边界处有误分类现象,提出一种新的基于空间邻域加权的模糊C-均值图像聚类法。首先,定义了一个空间邻域信息函数,该函数能够有力抑制噪声点,同时能够很好保留边界的特性;其次,设计了具有空间约束的样本邻域信息加权隶属度矩阵;最后,将该方法应用于人工合成图像和模拟MR脑图像的聚类。实验结果表明,该方法能够获得较好的聚类效果,同时具有较强的抑制噪声的能力。     

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.     

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.     

Improved fuzzy clustering algorithm with non-local information for image segmentation

Fuzzy C-means(FCM) has been adopted to perform image segmentation due to its simplicity and efficiency. Nevertheless it is sensitive to noise and other image artifacts because of not considering spatial information. Up to now, a series of improved FCM algorithms have been proposed, including fuzzy local information C-means clustering algorithm(FLICM). In FLICM, one fuzzy factor is introduced as a fuzzy local similarity measure, which can control the trade-off between noise and details. However, the fuzzy factor in FLICM cannot estimate the damping extent of neighboring pixels accurately, which will result in poor performance in images of high-level noise. Aiming at solving this problem, this paper proposes an improved fuzzy clustering algorithm, which introduces pixel relevance into the fuzzy factor and could estimate the damping extent accurately. As a result, non-local context information can be utilized in the improved algorithm, which can improve the performance in restraining image artifacts. Experimental results on synthetic, medical and natural images show that the proposed algorithm performs better than current improved algorithms.     

基于相似度测量和模糊熵的矿井图像增强方法

为了提高煤矿井下图像的视觉效果,提出一种改进的基于相似度测量的增强算法和模糊熵理论相结合的方法.根据煤矿井下图像的特点,引入模糊熵,建立基于模糊熵测度的判别准则,尽量去除噪声干扰.改进隶属度函数的计算方法,充分提取图像中的分形维特征信息.通过改进对比度变换因子的计算方法,进一步增强图像局部对比度.实验结果表明,处理后的图像不会出现增强过度现象,具有较好地噪声抑制、明暗对比和保持图像细节,是一种有效地矿井图像增强方法.     

基于邻域信息的遥感图像模糊聚类及并行算法设计

在运用于遥感图像的分类时，为考虑图像像元间的空间相关性，首先在聚类的迭代过程中根据相邻像元的隶属度，确定邻域内的优势类别，同时引入反映空间相邻关系的加权系数，修正中心像元的隶属度。其次考虑算法用于图像分割的通信复杂度及动态聚类时的空间相邻关系，提出了相应的并行实现方案。最后，通过实验数据证明了算法在减少聚类的迭代次数以及提高聚类结果精度等方面的有效性，其并行方案也取得了较好的线性加速比。     

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。     

Adaptive entropy weighted picture fuzzy clustering algorithm with spatial information for image segmentation

Image segmentation has been broadly applied in computer vision and image analysis. However, many segmentation methods suffer from limited accuracy for noisy images. To improve the robustness of the existing picture fuzzy clustering and solve the problem of selecting spatial constraint parameter, a novel picture fuzzy clustering is proposed. Firstly, a novel symmetric regularizing term is constructed to solve the time-consuming problem of existing picture fuzzy clustering, and the corresponding fuzzy clustering is proposed. Secondly, considering the correlation between current pixel and its neighboring pixels, the objective function is modified by adaptive weighting fusion of local mean information, and the maximum weight entropy constraint is embedded into it to solve the difficulty of parameter selection. Finally, the local spatial information constraint item of the current pixel is constructed by using its neighboring picture fuzzy partition information and is utilized to modify the picture fuzzy partition information of current pixel to correct the clustering center. Results show the proposed algorithm has some potential advantages in segmentation accuracy and anti-noise robustness.     

基于改进像素相关性模型的图像分割算法

图像分割是计算机视觉中的研究热点和难点.基于局部信息的模糊聚类算法(FLICM)在一定程度上提升了模糊聚类算法的鲁棒性,但噪声强度较大时无法获得较好的图像分割效果.针对传统的模糊聚类算法分割精度不佳等问题,提出了改进像素相关性模型的图像分割算法.首先通过分析像素的局部统计特征,设计了一种新型的像素相关性模型,在此基础上...