融入局部信息的直觉模糊核聚类图像分割算法

针对传统直觉模糊C均值聚类(Intuitionistic Fuzzy C-means,IFCM)的图像分割算法对噪声和初始聚类中心敏感,导致聚类精度不高和迭代次数多的问题,提出一种结合局部信息的直觉模糊核聚类的图像分割算法。在该算法中,首先采用基于直方图的方法确定聚类中心初始值,解决算法对聚类中心的初始值敏感的问题;其次,利用核函数将待分类数据集映射到高维非线性空间,改善分类数据的线性可分性,同时在目标函数中引入局部灰度信息和局部空间信息,优化直觉模糊隶属度的计算方法,提高直觉模糊聚类的分类精度。实验结果表明,提出算法能减少迭代次数,提高聚类精度,能有效对图像进行分割;无论在对图像分割还是在聚类有效性上,提出算法都要优于传统的模糊聚类算法,如模糊C均值聚类(Fuzzy C-means,FCM)、模糊核均值聚类(Kernel-based fuzzy c-means,KFCM)）、引入空间信息的直觉模糊C均值聚类(Intuitionistic Fuzzy C-means with spatial constraints ,IFCM-S)、模糊空间聚类(Fuzzy Local Information C-means,FLICM）、直觉模糊C均值聚类(Intuitionistic Kernel-based Fuzzy C-means,IFKCM）等。      

基于粒子群优化非局部模糊聚类图像分割算法

为提高局部模糊聚类算法(WFLICM)对噪声图像 分割的抗噪性,克服模糊聚类图像分割算法对初 始聚类中心的敏感性及易陷入局部最优问题,在WFLICM算法的基础上提出一种基于粒子群 优化的融合 局部和非局部空间信息的模糊聚类图像分割算法(PSO-WMNLFCM)。首先,利用粒子群优化 算法的全局 寻优能力得到最优粒子,并以此粒子作为模糊聚类算法的初始聚类中心。其次,用像素的非 局部空间信息 替换模糊因子中的局部邻域值,产生新的目标函数。最后,由拉格朗日乘子法最小化目标函 数,得到隶属 度和聚类中心的更新公式,从而完成图像分割。仿真结果表明,PSO-WMNLFCM算法相比于 模糊局部聚 类(FLICM)算法、局部模糊权重(WFLICM)算法、非局部模糊聚类(NLFCM)算法、非局部模 糊聚类 (MNLFCM)算法、基于粒子 群的局部模糊聚类(PSO-FLICM)算法的划分系数提高了20.92%,20.51%,24.84%,1.44%,23.28%左右。     

基于粒子群模糊C均值聚类的快速图像分割

模糊C-均值聚类算法是一种无监督图像分割技术,但存在着初始隶属度矩阵随机选取的影响,可能收敛到局部最优解的缺点。提出了一种粒子群优化与模糊C-均值聚类相结合的图像分割算法,根据粒子群优化算法强大的全局搜索能力,有效地避免了传统的FCM对随机初始值的敏感,容易陷入局部最优的缺点。实验表明,该算法加快了收敛速度,提高了图像的分割精度。     

基于新的遗传算法的模糊C均值聚类用于遥感图像分割

标准FCM对噪声十分敏感,并且依赖于初始聚类中心选择,算法通常得到的是局部最优解而非全局最优解。针对此问题提出一种基于猴王遗传算法的改进的FCM算法.猴王遗传算法是一种新颖的全局优化搜索算法,具有高效的计算性能和优良的全局搜索能力。本文首次将猴王遗传算法（MKGA）与结合空间领域信息的FCM相结合,利用改进的FCM算法的目标函数建立适应度函数,利用猴王遗传算法搜索全局最优解,代替FCM的基于梯度下降的迭代过程,从而有效地避免了模糊C-均值聚类算法收敛到局部最优和对噪声敏感的问题。在此基础上实现了对遥感图像的聚类分割。实验结果表明,该算法对于遥感图像显示了较好的分割效果和较强的抗噪能力。     

基于模糊熵聚类和改进粒子群的MRI脑图像分割研究

现有医学图像生成过程中无法回避噪声的引入,而目前还未有较好的算法对高噪声的MRI医学图像进行分割,分割归属于聚类问题,聚类常用的方法是模糊聚类,但模糊聚类需要解决对噪声和初始化敏感的问题,提出了一种基于模糊熵聚类和粒子群优化算法的MRI脑图像分割算法。首先在模糊熵聚类算法的基础上进行改进,设计了一种利用邻域空间信息的核化模糊熵聚类的新目标函数,然后提出一种基于改进粒子群优化的新算法,最后通过最优化目标函数对MRI图像的白质、灰质和脑脊液进行分割。选取蒙特利尔神经学研究所数据库中的MRI脑图像,将所提出的算法与现有的几种聚类分割算法进行比较,仿真实验结果表明,所提出算法能够解决模糊聚类对噪声和初始化敏感的问题,实现了对高噪声MRI图像的精确分割。     

基于小波变换和粒子群改进的FCM图像分割方法

模糊C均值聚类(FCM)算法是常用的图像分割算法之一,具有无监督、计算简便、软分割等优点。但是,对于含噪声的图像,会受到较为明显的干扰,且对初始值敏感,易陷入局部极小值。针对以上问题,提出一种新的FCM算法。首先,应用小波变换将图像三重分解得到不同尺度的高频和低频系数,应用各向异性滤波对分解后的高频系数进行去噪;然后,将处理好的系数利用小波重构得到处理完成的图像;最后,利用粒子群算法更新FCM的聚类中心,以得到全局最优值。实验结果表明该算法较好地抑制了噪声的影响,具有较好的鲁棒性。     

非局部模糊C均值聚类图像分割

改进的广义模糊C均值聚类分割算法(GIFP_FCM)是一种新型的模糊聚类算法。然而,GIFP_FCM对噪声很敏感,这是因为该算法忽略了图像的空间信息。为了解决这一问题,本文提出一种新算法,即非局部自适应空间约束聚类算法(FCA_NLASC)。在该方法中,一种新的非局部自适应空间信息被引入到改进的GIFP_FCM的目标函数。该算法的特点是控制每个像素在非局部空间信息图像中的噪声。对于合成图像和真实图像,与GIFP_FCM算法比较,实验结果表明,FCA_NLASC算法能够较好地保持图像细节特征,并且对噪声具有较强的鲁棒性。     

基于参数自适应粒子群模糊聚类的图像分割研究

传统模糊聚类算法初始值过多依赖先验知识，易陷入局部最优，而采用粒子群模糊聚类虽有所改善，但粒子群也存在陷入早熟收敛的情况。针对这一问题，提出一种基于参数自适应的粒子群模糊聚类算法APSO-FCM。首先采用自适应参数控制策略对粒子群算法进行改进，然后使用提出算法优化模糊聚类初始数目，接着使用新的模糊C均值聚类方法进行图像分割。实验结果表明，提出算法划分的图像效果得到改善，在划分系数、划分熵等图像分割指标上有进一步提升。     

并行小生境粒子群优化的模糊聚类算法

针对模糊聚类算法对初始聚类中心敏感、容易陷入局部最优的问题,采用并行小生境粒子群优化算法对模糊聚类算法进行改进.通过山谷函数对小生境进行识别以形成互斥的多个子群,采用惩罚函数实现多子群并行搜索过程中的信息共享机制,引入混合聚类有效性函数获取最佳聚类数.仿真结果表明,该算法能提高模糊聚类算法的搜索效率以及分类精度.     

基于蚁群算法的模糊C均值聚类的改进研究

在图像分割的研究中,模糊C均值(FCM)聚类算法较之前的硬聚类有了很大的改进,是一种基于函数最优方法的聚类算法,然而传统的FCM算法的聚类中心及个数难以确定,搜索过程易陷入局部最优。因此,提出一种基于蚁群算法的改进的FCM聚类算法。该算法利用了蚁群算法全局优化特征以及较强鲁棒性的特点,将通过蚁群算法得到的聚类中心及个数应用到传统FCM算法中,弥补了传统FCM聚类算法的不足。该算法对图像进行分块处理,并引入多尺度梯度,提高了图像分割的准确性,最后通过实验验证了该算法的有效性及实用性。     

抑制式非局部空间直觉模糊C-均值图像分割算法

针对传统的模糊C-均值(FCM)算法没有考虑图像像素的空间邻域信息,对噪声敏感,算法收敛较慢等问题,该文提出一种抑制式非局部空间直觉模糊C-均值图像分割算法。首先,通过计算像素的非局部空间信息提高抗噪能力,克服传统的FCM算法只考虑图像单个像素的灰度特征信息的缺陷,提高分割精度。其次,根据直觉模糊集理论,通过“投票模型”自适应生成犹豫度作为抑制因子修正隶属度,提高算法的运行效率。实验结果表明,该算法对噪声鲁棒性较强并且有较好的分割性能。     

Infrared image segmentation algorithm based on distribution information intuitionistic fuzzy c-means clustering

Due to the sensitivity of the traditional intuitionistic fuzzy c-means (IFCM) clustering algorithm to the clustering center in image segmentation,which resulted in the low clustering precision,poor retention of details,and large time complexity,an intuitionistic fuzzy c-means clustering algorithm was proposed based on spatial distribution information suitable for infrared image segmentation of power equipment.The non-target objects with high intensity and the non-uniformity of image intensity in the infrared image had strong interference to the image segmentation,which could be effectively suppressed by the proposed algorithm.Firstly,the Gaussian model was introduced into the global spatial distribution information of power equipment to improve the IFCM algorithm.Secondly,the membership function was optimized by local spatial operator to solve the problem of edge blur and image intensity inhomogeneity.The experiments conducted on Terravic motion IR database and the data set containing 300 infrared images of power equipment show that,the relative region error rate is about 10% and is less affected by the change of fuzzy factor m.The effectiveness and applicability of the proposed algorithm are superior to other comparison algorithms.     

快速空间邻域信息的中智模糊聚类分割算法

为了克服传统的模糊C-均值聚类算法抗噪性能差的局限性,在中智模糊聚类基础上提出了一种新的基于邻域信息的中智模糊聚类图像分割算法.将中智集合引入模糊C-均值聚类算法,转化为一个优化问题.通过建立局部邻域信息约束的函数考虑像素之间的相互联系进行图像分割.通过对灰度图像添加不同的加性和乘性噪声进行分割测试,其测试结果表明,该算法得到的图像分割结果更稳定、边界更平滑且具有较强的噪声抑制能力.     

基于FCM的分块自适应图像分割方法研究

基于模糊C均值聚类（FCM）的图像分割是应用较为广泛的图像分割方法之一,但是传统的模糊C均值聚类算法都是基于欧氏距离的,对于图像中的噪声是十分敏感的。针对这一局限性,提出一种基于FCM的分块自适应图像分割方法。该方法不仅考虑了噪声不均匀分布对分割结果的影响,而且充分考虑了图像像素的灰度信息和空间信息。通过对含有噪声的自然图像和合成图像的分割试验,我们可以得到,与传统的FCM图像分割算法相比,本文方法能显著提高含有噪声图像的分割质量。     

A novel fuzzy clustering algorithm with non local adaptive spatial constraint for image segmentation

Generalized fuzzy c-means clustering algorithm with improved fuzzy partitions (GIFP_FCM) is a novel fuzzy clustering algorithm. However when GIFP_FCM is applied to image segmentation, it is sensitive to noise in the image because of ignoring the spatial information contained in the pixels. In order to solve this problem, a novel fuzzy clustering algorithm with non local adaptive spatial constraint (FCA_NLASC) is proposed in this paper. In the proposed method, a novel non local adaptive spatial constraint term is introduced to modify the objective function of GIFP_FCM. The characteristic of this technique is that the adaptive spatial parameter for each pixel is designed to make the non local spatial information of each pixel playing a different role in guiding the noisy image segmentation. Segmentation experiments on synthetic and real images, especially magnetic resonance (MR) images, are performed to assess the performance of an FCA_NLASC in comparison with GIFP_FCM and fuzzy c-means clustering algorithms with local spatial constraint. Experimental results show that the proposed method is robust to noise in the image and more effective than the comparative algorithms.     

融合对称特性的混合标签传递半监督直觉模糊聚类图像分割

现有的直觉模糊聚类算法应用于图像分割时,往往只考虑图像的像素信息,忽略了图像的几何特征和区域信息,使得分割效果不太理想。为了提高直觉模糊聚类算法的分割性能,提出一种融合对称特性的混合标签传递半监督直觉模糊聚类算法。该算法首先对图像进行对称轴检测获取图像的对称特性,接着利用图像的对称特性进行对称像素的标签传递并改进像素对聚类中心的直觉模糊距离测度,然后设计一种混合标签传递半监督策略,对所有像素进行隶属度的估计并将其作为监督隶属度进行引入,随后构建融合对称特性的混合标签传递半监督直觉模糊聚类目标函数,通过聚类获得最终的分割结果。两个彩色图像库上的实验结果表明,该算法能够将目标从复杂背景中完整的分割出来,分割性能优于对比算法。      

Entropy-like distance driven fuzzy clustering with local information constraints for image segmentation

To improve the anti-noise ability of fuzzy local information C-means clustering, a robust entropy-like distance driven fuzzy clustering with local information is proposed. This paper firstly uses Jensen-Shannon divergence to induce a symmetric entropy-like divergence. Then the root of entropy-like divergence is proved to be a distance measure, and it is applied to existing fuzzy C-means (FCM) clustering to obtain a new entropy-like divergence driven fuzzy clustering, meanwhile its convergence is strictly proved by Zangwill theorem. In the end, a robust fuzzy clustering by combing local information with entropy-like distance is constructed to segment image with noise. Experimental results show that the proposed algorithm has better segmentation accuracy and robustness against noise than existing state-of-the-art fuzzy clustering-related segmentation algorithm in the presence of noise.