蜂群优化的二维非对称Tsallis交叉熵图像阈值选取

交叉熵能够度量图像分割前后的差异,与Shannon交叉熵相比,引入参数q的Tsallis交叉熵则为图像阈值分割提供了灵活性和普适性,而非对称Tsallis交叉熵的表达形式更加简洁。由此,提出了蜂群优化的二维非对称Tsallis交叉熵图像阈值选取方法。首先引出了非对称Tsallis交叉熵,导出了二维非对称Tsallis交叉熵阈值选取公式,并利用递推方式计算阈值选取准则函数涉及的中间变量,建立查找表,消除冗余运算;然后采用蜂群算法搜寻最佳二维阈值。大量实验结果表明,相对二维最大Shannon熵法、二维Shannon交叉熵法、二维Tsallis熵法和二维对称Tsallis交叉熵法等同类方法,所提出方法在主观视觉效果和区域间对比度评价指标上有较大的改善,能够更准确地分割出目标,运行速度也更快。     

分解的二维非对称Tsallis 交叉熵图像阈值选取

现有的Tsallis 交叉熵能够度量图像分割前后的差异,但公式复杂,计算效率不高,据此, 提出了基于分解的二维非对称Tsallis 交叉熵图像阈值选取方法。首先给出了非对称Tsallis 交叉熵的定 义,提出了一维非对称Tsallis 交叉熵阈值选取方法;然后,将其拓展到二维,推导出相应的阈值选取 公式;最后,在此基础上提出了二维非对称Tsallis交叉熵阈值选取的分解算法,使求解二维非对称Tsallis 交叉熵阈值法的运算转化到两个一维空间上,将计算复杂度从O(L4)降低为O(L)。大量实验结果表明, 与基于混沌粒子群优化的二维Tsallis 灰度熵法、二维斜分对称交叉熵法,二维斜分对称Tsallis 交叉熵 法等方法相比,该方法分割性能优,运行时间短,可望满足实际应用系统对分割的实时要求。     

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。     

基于灰度-梯度二维对称Tsallis交叉熵的阈值分割

针对灰度级-平均灰度级直方图的二维Tsallis交叉熵阈值分割法存在错分、计算复杂度较高问题,提出一种基于灰度-梯度二维对称Tsallis交叉熵的阈值分 割方法。构建新的灰度-梯度二维直方图,更加全面地考虑目标点和背景点;导出基于该直方图区域划分的对称Tsallis交叉熵阈值选取公式;采用基于tent映射的 混沌小生境粒子群优化算法搜寻二维最佳阈值向量,并引入快速递推算法降低其适应度函数的计算复杂度。实验结果表明,与基于灰度级-平均灰度级直方图的 二维Tsallis交叉熵阈值分割法相比,该方法能够使分割后的图像边缘更加准确,类内灰度更加均匀,且实时性提高了30倍。     

两种二维交叉熵阈值法等价性证明及快速实现

二维直方图斜分最大类间交叉熵阈值(TOSMICE)法和二维交叉熵直线型阈值(TMCELT)法是两种有效的分割方法,且都是二维交叉熵阈值法,为了考查二者分割结果是否相同,提出对两种二维交叉熵阈值法的等价性探讨。首先分析两种二维交叉熵阈值法：虽然名称不同但经过证明其分割原理相同,然后对两种选取公式进行推导得到一种最简阈值选取公式,从而证明了二者的等价性,随之提出基于最简公式的一般递推算法,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,两种方法获取的阈值相等,分割结果相同;并且与当前二维直方图斜分递推算法相比,所提出的新型递推算法速度更快。     

利用混沌布谷鸟优化的二维Renyi灰度熵图像阈值选取

为了进一步降低现有的Renyi熵阈值法的计算复杂度,提出了基于混沌布谷鸟算法和二维Renyi灰度熵的阈值选取。首先,引入一维Renyi灰度熵阈值选取公式,建立基于像素灰度和邻域梯度的二维直方图,推导出基于该直方图的二维Renyi灰度熵阈值选取公式,通过快速递推公式来减少阈值准则函数的计算量;最后,采用混沌布谷鸟算法搜索最优阈值来完成图像分割。结果表明,与二维Arimoto熵法、基于粒子群的二维Renyi熵法、基于混沌粒子群的二维Tsallis灰度熵法、基于布谷鸟算法的二维Renyi灰度熵法相比,所提出的方法能够准确实现图像分割,且运算速度有所提升。     

基于二维Tsallis交叉熵直线型图像阈值分割方法

Tsallis熵具有非广延性,其用于图像分割取得了比Shannon熵好的分割效果.但传统Tsallis熵分割主要基于点的分割,其不足处在于忽略边界区域的信息.为消除忽略边界区域信息给图像分割带来的不足,在二维Tsallis交叉熵基础上提出了二维Tsallis交叉熵直线型分割方法,并将聚类小生境粒子群算法应用于最佳二维阈值的搜索当中,最佳阈值搜索速度有了明显提高,所得阈值较为理想.实验表明此方法取得了比传统Tsallis熵分割法较好的分割效果.     

二维直方图斜分最大类间交叉熵的图像分割

利用二维直方图斜分原理,提出了一种基于最大类间交叉熵的快速图像分割方法。首先依据二维直方图斜分法构建最大类间交叉熵阈值选取公式,然后导出这种最大类间交叉熵阈值选取的快速递推算法,最后将定义的数组运算与这种快速算法相结合搜索最佳阈值向量,使整个算法更简明高效。实验结果表明,与当前二维直方图斜分阈值方法相比,此算法效率更高,通用性更强。     

基于BBO算法的二维交叉熵多阈值图像分割*

针对复杂图像的分割问题,提出一种基于生物地理学优化算法(BBO,Biogeography-Based Optimization)的二维交叉熵多阈值图像分割方法。首先,根据二维直方图斜分法得出交叉熵阈值选取公式,并将此推广到多阈值分割,以求得多个极值提高分割效果,由于二维交叉熵法在多阈值分割时计时长、复杂性高等问题,然后引入BBO算法的思想,实现对多个阈值快速精确地寻优,最后,对标准图像进行分割以验证该算法。结果表明此算法比二维交叉熵穷举法计算效率高。     

二维直分指数交叉熵的印章图像阈值分割快速算法

提出了一种二维直分指数交叉熵的印章图像阈值分割快速算法。利用二维直方图对二维指数交叉熵进行阈值选取,导出快速算法。实验结果表明,提出的二维直分指数交叉熵的印章图像阈值分割快速算法相对于最大熵法和指数熵法,不仅分割结果精确,运行时间也相应缩短。     

基于混沌布谷鸟优化的二维Tsallis交叉熵建筑物遥感图像分割

为了进一步提升建筑物遥感图像分割的准确性和运算速度,本文提出了基于混沌布谷鸟优化的二维Tsallis交叉熵的建筑物遥感图像分割方法。首先给出了二维Tsallis交叉熵的阈值选取公式,然后将Logistic混沌映射引入布谷鸟算法,进一步加快布谷鸟算法的收敛速度,最后通过该混沌布谷鸟算法优化基于二维Tsallis交叉熵的阈值寻找过程,并以得到的最优阈值分割建筑物遥感图像。大量实验结果表明,与二维倒数交叉熵法、二维Tsallis熵法、基于混沌粒子群优化的二维Tsallis灰度熵法等方法相比较,本文方法分割的目标更为准确,细节更为清晰,且运算时间更短。     

改进的二维最小卡方散度图像分割方法

传统的交叉熵阈值法具有抗噪性能差,计算时间长等问题。为了改进算法的性能,提出了一种二维最小卡方散度图像阈值化分割新准则,构建了基于改进中值滤波的新型二维直方图。利用对称卡方散度描述分割前后图像之间的差异程度。使用关键阈值对滤波图像进行分割,达到最佳的分割效果。实验结果表明,与二维Otsu和二维最小交叉熵法相比,提出的方法不仅大大缩短了分割时间,而且分割性能与抗噪性能更强。     

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。     

An efficient method for multilevel color image thresholding using cuckoo search algorithm based on minimum cross entropy

Among various thresholding methods, minimum cross entropy is implemented for its effectiveness and simplicity. Although it is efficient and gives excellent result in case of bi-level thresholding, but its evaluation becomes computationally costly when extended to perform multilevel thresholding owing to the exhaustive search performed for the optimum threshold values. Therefore, in this paper, an efficient multilevel thresholding technique based on cuckoo search algorithm is adopted to render multilevel minimum cross entropy more practical and reduce the complexity. Experiments have been conducted over different color images including natural and satellite images exhibiting low resolution, complex backgrounds and poor illumination. The feasibility and efficiency of proposed approach is investigated through an extensive comparison with multilevel minimum cross entropy based methods that are optimized using artificial bee colony, bacterial foraging optimization, differential evolution, and wind driven optimization. In addition, the proposed approach is compared with thresholding techniques depending on between-class variance (Otsu) method and Tsalli’s entropy function. Experimental results based on qualitative results and different fidelity parameters depicts that the proposed approach selects optimum threshold values more efficiently and accurately as compared to other compared techniques and produces high quality of the segmented images.     

概率分布双向稀疏化下单一Tsallis熵阈值选取方法

现有基于熵最大准则选取阈值的方法涉及两个或两个以上的随机变量, 都忽视了一个约束条件而影响到它们的分割精度和适用范围: 参与随机系统整体熵计算的各随机变量应当相互独立. 提出了一种概率分布双向稀疏化下的单一Tsallis熵最大化导向的自动阈值选取方法, 可以自然规避多个随机变量需要相互独立的约束条件.在多尺度卷积乘变换...     

基于卡方散度阈值方法的图像分割研究与实现

通过分析交叉熵阈值法的计算时间量较大的问题,提出了基于卡方散度的图像阈值化分割新准则,并从理论上分析了它与交叉熵阈值法的计算复杂性.实验结果表明,提出的图像分割准则是可行的,且计算所需时间比交叉熵阚值法有了明显减少,它对一定强度噪声干扰的图像比交叉熵法能获得更好的分割结果.     

基于最大类间后验交叉熵的阈值比分割算法

从目标和背景的类间差异性出发,提出了一种基于最大类间交叉熵准则的阈值化分割新算法,算法阈设目标的背景象素的条件分布服从正态分布,利用贝叶期公式估计象素属于目标和背景两类区域的后验概率,再搜索这两为区域后验概率之间的最大交叉熵。比较了新算法一基于最小交叉熵以及基于传统香农熵的阈值化算法的分割性能。