采用相干斑抑制图割的SAR海冰图像分割

针对SAR海冰图像分割受相干斑噪声干扰严重的问题,在MRF框架下,提出一种分割新算法—SRGB-RMRF。算法首先根据相干斑噪声统计特性,对传统graph-based方法的梯度和区域内部差异计算公式重新定义,得到适用于SAR图像的相干斑抑制graph-based(SRGB)初始分割新方法。其次,结合区域间强度差异,在SRGB方法得到的区域邻接图上构建区域MRF模型。在合成SAR海冰图像和真实SAR海冰图像上的实验结果表明,与现有区域MRF算法相比,SRGB-RMRF算法能够实现更为准确的SAR海冰图像分割。     

融入邻域作用的高斯混合分割模型及简化求解

目的 基于高斯混合模型（GMM）的图像分割方法易受噪声影响,为此采用马尔可夫随机场（MRF）将像素邻域关系引入GMM,提高算法抗噪性。针对融入邻域作用的高斯混合分割模型结构复杂、参数估计困难,难以获得全局最优分割解等问题,提出一种融入邻域作用的高斯混合分割模型及其简化求解方法。方法 首先,构建融入邻域作用的GMM。为了提高GMM的抗噪性,采用MRF建模混合模型权重系数的先验分布。然后,利用贝叶斯理论建立图像分割模型,即品质函数;由于品质函数中参数较多（包括权重系数,均值,协方差）、函数结构复杂,导致参数求解困难。因此,将品质函数中的均值和协方差定义为权重系数的函数,由此简化模型结构并方便其求解;虽然品质函数中仅包含参数权重系数,但结构比较复杂,难以求得参数的解析式。最后,采用非线性共轭梯度法（CGM）求解参数,该方法仅需利用品质函数值和参数梯度值,降低了参数求解的复杂性,并且收敛快,可以得到全局最优解。结果 为了有效而准确地验证提出的分割方法,分别采用本文算法和对比算法对合成图像和高分辨率遥感图像进行分割实验,并定性和定量地评价和分析了实验结果。实验结果表明本文方法的有效抗噪性,并得到很好的分割结果。从参数估计结果可以看出,本文算法有效简化了模型参数,并获得全局最优解。结论 提出一种融入邻域作用的高斯混合分割模型及其简化求解方法,实验结果表明,本文算法提高了算法的抗噪性,有效地简化了模型参数,并得到全局最优参数解。本文算法对具有噪声的高分辨率遥感影像广泛适用。     

一种新的SAR图像无监督分割方法

马尔可夫随机场（MRF）在SAR图像分割中有着广泛的应用。由于合成孔径雷达（SAR）图像本身所固有的相干斑噪声的影响,传统方法很难获得准确的分割,因此提出了一种新的基于MRF（Markov Random Field）融合Gaussian-Hermite矩（GHM）的SAR图像无监督分割算法。利用Gaussian-Hermite矩的不同阶矩作为SAR图像特征得到初始分割;将得到的初始分割结果作为MRF随机场的先验模型,通过引入一个基于两成分权重参数的能量函数,利用最大后验概率（MAP）得到最终的分割结果。通过对合成图像及SAR图像分割实验结果的比较,表明了该方法在误分率、抗噪性以及视觉效果上具有更好的效果。     

多主体框架下结合最大期望值和遗传算法的SAR图像分割

目的 SAR图像中固有的相干斑噪声增加了图像分割的困难.为此,提出一种分布式SAR图像分割算法.方法 首先假设图像中同质区域内像素满足同一独立的Gamma分布,依此建立SAR图像模型;为了刻画SAR图像中像素的类属性,建立标号场的MRF(Markov Random Field)模型;在Bayesian理论框架下建立图像分割模型;在多主体系统(MAS)框架下,结合MRF模型和遗传算法(GA)模拟分割模型.MAS结构由分割主体和协调主体组成,其中分割主体利用最大期望值( EM)算法估计MRF模型参数,从而实现全局分割;协调主体利用GA实现全局最优.结果 为了验证提出方法的有效性,分别对模拟和RADARSAT-I/II SAR图像进行实验,并与EM和RJMCMC算法比较.本文算法的用户精度、产品精度、总精度及kappa系数均高于EM算法.定性和定量分析结果验证了本文算法的鲁棒性和有效性.结论 实验结果表明提出的分布式MAS框架下SAR图像分割方法,能够提高分割精度.该方法适用于中高分辨率单极化的SAR图像,且具有很好的抗噪性.     

基于局部空间自适应MRF模型的图像分割

针对固定参数的点对马尔可夫随机场(Pairwise MRF)模型不能充分描述图像丰富的统计特征的问题,在研究 Pairwise MRF 模型的基础上,提出一种自适应分割算法.该算法首先建立一种空间自适应的局部区域 MRF 分割模型,并对局部区域的先验知识进行自适应估计;然后通过局部收敛的循环置信度传播(LBP)算法最大化自适应 MRF 模型的全局后验概率.实验结果表明所提出算法具有较好的分割结果.     

一种基于多尺度马尔可夫随机场的SAR图像分割算法

利用小波变换模大值边缘检测算法得到SAR图像不同尺度下的边缘信息,再利用MRF分割算法对SAR图像进行分割。实验结果表明,该方法改善了SAR图像分割的质量,有效地改善了MRF图像分割算法的方向灵敏性。     

区域GMM聚类的SAR图像分割

高斯混合模型(GMM)聚类算法近年来广泛应用于图像分割领域。但在SAR图像分割中,由于忽略了图像像素间的空间相关性,使其对相干斑噪声十分敏感。提出一种基于区域的GMM聚类算法,它将空间相关性引入聚类分类中,利用分水岭分割得到基本同质区域,计算区域的灰度均值作为GMM聚类算法的输入样本,将聚类特征从像素水平提升到区域水平,减少了噪声对分割结果的影响;并将自身反馈机制引入期望最大化(EM)算法中,进一步提高了GMM模型参数估计的精度。还对合成图像和真实SAR图像进行了分割实验,结果表明新算法可有效地提高分割的     

基于稀疏分解和改进MRF模型的SAR海冰图像分割方法

合成孔径雷达(SAR)海冰图像的精确分割是准确解译海冰分布信息的前提,但现有分割方法受相干斑噪声影响严重,分割误差大,解译结果可靠性低。提出一种基于低秩稀疏表示的SAR海冰图像分割方法,首先利用噪声分布的稀疏性,通过鲁棒性主成分分析提取图像的稀疏分量,再利用双边滤波增强图像细节信息。针对基于固定势函数的MRF分割模型无法准确反映图像区域间关联性的问题,根据贝叶斯置信传播算法建立基于交互势函数的MRF分割模型准确分割海冰图像。利用Radarsat系列卫星数据验证算法性能,结果表明:和传统算法相比,本文算法在保持分割图像连通性的同时,能增强图像的细节信息,具有更高的分割精度。     

基于灰度共生矩阵纹理特征的SAR图像分割

同时考虑SAR图像局部灰度均值和方差及像素空间分布特征等统计量,在以灰度共生矩阵产生的纹理统计量为特征所生成的图像上,建立多分辨双Markov-GAR模型,采用多分辨MPM的参数估计方法及相应的无监督分割算法,对SAR图像进行纹理分割。该方法用于一些高分辨SAR图像,其分割精度及分割边缘的平滑度均优于基于灰度图像上的多分辨双Markov-GAR模型纹理分割。     

空间约束层次加权Gamma混合模型的SAR图像分割

目的 合成孔径雷达（SAR）图像中像素强度统计分布呈现出复杂的特性,而传统混合模型难以建模非对称、重尾或多峰等特性的分布。为了准确建模SAR图像统计分布并得到高精度分割结果,本文提出一种利用空间约束层次加权Gamma混合模型（HWGaMM）的SAR图像分割算法。方法 采用Gamma分布的加权和定义混合组份;考虑到同质区域内像素强度的差异性和异质区域间像素强度的相似性,采用混合组份加权和定义HWGaMM结构。采用马尔可夫随机场（MRF）建模像素空间位置关系,利用中心像素及其邻域像素的后验概率定义混合权重以将像素邻域关系引入HWGaMM,构建空间约束HWGaMM,以降低SAR图像内固有斑点噪声的影响。提出算法结合M-H（Metropolis-Hastings）和期望最大化算法（EM）求解模型参数,以实现快速SAR图像分割。该求解方法避免了M-H算法效率低的缺陷,同时克服了EM算法难以求解Gamma分布中形状参数的问题。结果 采用3种传统混合模型分割算法作为对比算法进行分割实验。拟合直方图结果表明本文算法具有准确建模复杂统计分布的能力。在分割精度上,本文算法比基于高斯混合模型（GMM）、Gamma分布和Gamma混合模型（GaMM）分割算法分别提高33%,29%和9%。在分割时间上,本文算法虽然比GMM算法多64 s,但与基于Gamma分布和GaMM算法相比较分别快600 s和420 s。因此,本文算法比传统M-H算法的分割效率有很大的提高。结论 提出一种空间约束HWGaMM的SAR图像分割算法,实验结果表明提出的HWGaMM算法具有准确建模复杂统计分布的能力,且具有较高的精度和效率。     

高分辨率极化SAR图像水平集分割

目的 传统的极化SAR图像分割方法中,由于采用的统计分布模型不能较好地描述高分辨率的图像纹理特征,导致高分辨率极化SAR图像分割效果较差。针对这个问题,本文将具有广泛适用性的KummerU分布嵌入到水平集极化SAR图像分割方法中,提出了一种新的极化SAR图像分割算法。方法 将KummerU分布作为高分辨率极化SAR图像的统计模型,定义一种适用于极化SAR图像分割的能量泛函;利用最大似然法对各个区域的KummerU分布进行参数估计,并通过数值偏微分方程的方法求解水平集函数,实现极化SAR图像的区域分割。结果 分别对仿真全极化数据,真实全极化数据进行分割实验,结果表明本文提出的方法其分割精度高于传统方法,分割精度高于95%,从而验证了新方法的有效性。结论 本文算法能够对各向同质区和各向异质区的极化SAR图像都能取得良好的分割效果,并适应于多种场景,有效地分割出背景和目标。     

基于最小割的极化特征图像分割

针对极化合成孔径雷达(SAR)所固有的斑点噪声很难分割出精确结果的问题,提出了一种基于图论的极化SAR图像分割方法。该方法结合极化SAR的多个极化特征, 用K均值聚类算法得到像素的初始标号,然后建立一个关于标号的能量函数并构造相应的网络,用最小割方法求取网络中全局能量函数的近似最优解,由此得到每个像素点的恰当标号,最终完成图像的准确分类。该方法与传统的分割方法相比,能够充分考虑极化SAR图像的全局信息和极化特征对图像进行精确的分割。实验结果证明,该算法具有较好的分割效果。     

结合多空间特征的多尺度马尔可夫随机场彩色图像分割

提出了一种结合多空间特征的多尺度马尔可夫随机场(MRF)模型——MS-MRMRF。针对RGB单空间对彩色图像描述不足的问题,模型首先将图像转化为HSV空间并与RGB空间结合形成多空间特征;然后根据多空间特征的形式,提出了一种模糊化估参的多尺度MRF模型对其进行分割。彩色图像的分割实验表明：相比现有的单空间特征的多尺度MRF算法,结合多空间特征的多尺度MRF可以有效地提高分割精度。     

结合几何划分技术和最大期望值/最大边缘概率算法的彩色图像分割

本文针对基于区域和统计的彩色图像分割方法进行研究,提出了一种结合Voronoi划分技术、最大期望值(Expectation Maximization, EM)和最大边缘概率(Maximization of the Posterior Marginal, MPM)算法的彩色图像分割方法。首先利用Voronoi几何划分将图像域划分成不同的子区域,并假设每个子区域内的像素强度满足独立同一的概率分布,在此基础上建立彩色图像模型;利用上述模型,在贝叶斯理论架构下建模图像分割问题,然后结合EM/MPM算法进行图像分割。该方法将基于像素的MRF模型扩展到基于区域的MRF,并且能同时有效的获取模型参数估计和基于区域的彩色图像最优分割。采用本文算法,分别对真实彩色图像和合成彩色图像进行了分割实验,定性和定量的测试结果验证了本文方法的有效性、可靠性和准确性。     

基于图像分割的立体匹配算法

基于马尔可夫随机场（MRF）的立体匹配算法利用MRF模型来对匹配取值进行连续性约束。然而,MRF模型是产生式模型,图像自身特征难以得到准确描述。提出了一种基于图像分割的立体匹配算法SGC。SGC算法预先对图像进行分割,基于图像分割信息建立立体匹配的MRF模型,从而连续性（平滑）约束可以保留视差图中分割的边缘信息;并针对图像的深度连续性约束,定义了一个反映图像自身特征的新能量函数,应用于图割算法,提高了视差计算精度。实验结果表明,与以往算法相比,SGC算法更准确地反映了图像中深度信息,避免了平滑约束所引入的误差,有效提高了视差计算精度。     

基于MRF模型的NSCT域SAR图像分割

针对复杂背景下的合成孔径雷达（SAR）图像的分割问题,提出一种基于非降采样Contourlet变换（NSCT）域马尔可夫（MRF）模型的算法。该算法综合利用了MRF模型在影像分割中的优势和图像的多分辨率描述的信息,采用高斯混合模型建模各个尺度的特征场,Potts模型建模各个尺度的标记场,大尺度的分割结果直接投影到小尺度上,作为分割的初始结果。实验部分与经典的阈值分割算法和马尔可夫分割算法进行比较、分析,结果表明该算法可准确地分割目标,同时保留目标的细节信息。     

改进马尔科夫随机场的SAR图像建筑物分割

作为城区主要目标之一,建筑物的检测和提取至关重要,而利用图像分割将建筑物从背景中分离出来是后续处理的基础。传统马尔科夫随机场（Markov Random Field, MRF）模型对合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）图像进行建筑物分割时只利用了灰度信息,因此对灰度不均匀目标分割完整性较差,且利用最小能量准则分割时未考虑两部分随机场能量的相互关系,从而导致分割结果不能同时兼顾区域一致性与边缘细节性。为此,研究提出一种改进MRF的SAR图像建筑物分割方法。首先,通过在观测场引入由巴氏距离加权的纹理特征,实现对灰度不均匀建筑物的完整提取;其次,在两部分随机场能量中引入随迭代次数变化的权重,实现在建筑物密集区域保持边缘平滑的同时更好地抑制噪声。为了验证算法的有效性和实用性,对不同场景的SAR图像进行处理,结果表明：所提算法在不同场景中均能得到更好的分类正确率和Dice系数。     

联合显著性与MRF的SAR建筑物分割算法

针对经典马尔可夫随机场（MRF）在进行高分辨率SAR图像分割时存在容易受到斑点噪声干扰等问题,提出一种基于建筑物指数相似度距离及MRF模型（BISD-MRF）的高分辨率SAR建筑物分割算法。基于较复杂SAR场景下建筑物目标可能呈现多种形态结构的问题,设计一种多尺度显著性建筑物指数（MSBI）方案来提取建筑物目标的显著性特征,并通过强度信息重构、纹理显著性提取、频谱显著性信息统计来分别提取不同类型区域的显著性信息,构建适用于SAR建筑物目标的显著性模型。在此基础上,将MSBI值引入到改进的基于改进余弦函数的势函数模型中,利用余弦函数对邻域像素MSBI值进行相似性度量,同时利用特征空间语义信息对像素及其邻域像素标签信息进行有效约束,以提升势函数模型对高分辨率SAR建筑物目标的表征能力。不同平台下的建筑物分割实验结果表明,与MRF、MBI、FRFCM等算法相比,本文算法分割性能平均提升了4.3~10.7个百分点,更适用于较复杂场景下高分辨率SAR建筑物的分割任务。     

用于图像分割的局部区域一致性流形约束MRF模型

针对区域马尔可夫随机场(MRF)模型难以有效描述图像复杂先验知识的问题,提出一种基于局部区域一致性流形约束MRF(LRCMC-MRF)模型.首先,所提模型利用高维数据的低维流形分布表征图像局部区域的复杂几何结构先验,建立图像局部区域的流形先验约束;其次,基于Pairwise MRF模型,建立一种包含更多图像局部信息的局部空间自适应MRF模型;最后,基于贝叶斯理论,将复杂局部区域几何结构先验和局部空间自适应统计特征融合,利用Gibbs采样算法对所提出模型进行优化.实验结果表明,与基于常规区域的MRF模型相比,所提出的分割算法具有较好的分割效果.     

基于多空间多层次谱聚类的非监督SAR图像分割算法

提出了一种基于多层区域谱聚类的非监督SAR图像分割算法（multi-space and multi-hierarchical region based spectral clustering, MSMHSC）。该算法首先在特征与几何空间求距离, 快速获得初始过分割区域, 然后在过分割区域的谱空间上进行聚类, 最终实现非监督的SAR图像分割。该方法计算复杂度小, 无须训练样本, 使用层次化思想使其能更充分地利用SAR图像各类先验与似然信息。在MSTAR真实SAR数据集上的实验验证了该算法的快速性和有效性。