基于聚类-改进灰狼算法的设施番茄分割识别方法

设施环境中的果实图像识别是作物生长监控和采摘智能化的关键技术之一。以设施番茄(品种:苏粉14)为研究对象,针对其获取图像果实粘连导致机器作业识别不准确,且识别效果受光线影响等问题,提出了一种改进灰狼算法优化聚类中心的番茄图像自动分割方法,并通过形态学和多尺度Hough变换算法对目标进行提取,完成图像中粘连果实的分割与识别。首先通过添加扰动因子对灰狼算法进行改进,调整搜索半径,增强全局寻优能力,避免算法陷入局部最优,然后利用改进灰狼算法对K均值聚类算法的聚类中心进行优化,模拟灰狼狩猎机制,寻找一组最佳聚类中心,克服原始聚类算法对初始中心点的过度依赖,提高其聚类效果,为识别设施番茄果实提供了良好的分割基础。对分割后的图像进行几何形态学处理,然后通过多尺度Hough圆检测,对果实进行识别和定位。随机选取200幅番茄图像进行实验,实验结果表明,相对于粒子群优化算法和遗传算法等优化算法,聚类-改进灰狼算法在收敛速度、聚类质量和稳定性方面都有显著提升,其中运行时间比K均值聚类算法缩短48.7%,峰值信噪比提高了45.2%,结构相似度提升了10.2%。聚类-改进灰狼算法果实平均识别率为89.2%,比通过K均值聚类算法进行分割的果实平均识别率提高了10.8%,识别率明显提高,实现了番茄果实的识别和定位。     

基于像元相互关系的FCM聚类分割算法

针对传统模糊C均值(FCM)算法在图像分割时未考虑像元间的相互关系,且未事先给出初始聚类中心的问题,提出了一种考虑像元间相互关系的FCM聚类分割算法。该算法基于数据场原理,首先利用像元间的相互关系,通过计算各像素点的势值,形成图像数据场,然后利用图像数据场势心,确定FCM算法的初始聚类中心,最后在图像数据场的基础上,利用FCM算法实现对目标图像的聚类分割。利用人工合成图像和工件表面缺陷图像对算法的有效性进行验证,实验结果表明,该算法具有较好的分割效果,且对于条痕、脱碳、孔洞3种缺陷的不同噪声图像分割的正确率均在93%以上,同时具有较高的平均结构相似性。     

基于模糊C均值技术的轴承故障诊断

先利用多小波变换对轴承缺陷图像进行去噪,再利用模糊C均值(FCM)聚类用于灰度图像分割具有简单直观、易于实现的特点,对模糊C-均值聚类(FCM)算法进行改进,并对缺陷图像进行分割,试验结果证明,该方法显著提高了分割速度和精度,受背景、光照、角度、姿态的影响很小,具有较好的鲁棒性,具有一定的使用价值.     

基于物体材质的X射线安检图像分割算法

在使用X射线扫描系统进行安检的过程中,安检员采取人眼识别X射线安检图像来确认旅客是否携带违禁品,而被检包裹内由于物品重叠、种类繁杂,难免会造成误检、漏检等情况。针对安检图像的成像特点,提出了基于K均值与区域生长的分割算法,该算法通过有针对性地选择聚类中心,并采取加权系数改进聚类中距离度量方法,针对安检图像中物体的材质进行有效的图像分割。实验结果显示,该算法能够有效分割出安检图像中不同材质的物体,与人工识别相比提高了安检工作的效率。     

基于量子行为的微粒群优化算法与模糊C均值聚类算法的磨粒图像分割

利用计算机图像处理技术实现铁谱图像诊断自动化是铁谱技术发展的目标.介绍了基于微粒群优化(PSO) 算法与模糊C均值 (FCM) 聚类算法相融合的图像分割方法并分析了其缺点,提出了一种基于量子行为的微粒群优化(QPSO)算法与FCM算法相融合的图像分割方法,并采用该方法对铁谱图像进行预处理.结果表明,该方法收敛速度快,设置参数少,具有更高的精确性和稳定性,是一种更有效的铁谱图像预处理方法.     

用于分割无损检测图像的改进的抑制式模糊C均值聚类算法

由于无损检测图像灰度分布不均衡,常用的模糊C均值聚类算法不能对图像中的目标与背景进行有效分割,故提出一种改进的抑制式模糊C均值聚类算法(IS-FCM)对无损检测图像进行分割。通过对抑制式模糊C均值聚类算法(S-FCM)的目标函数融入每一类的总隶属度以均衡化目标像素和背景像素对聚类结果的影响,在构建的新目标函数基础上推导出新的隶属度和聚类中心迭代形式,然后分析了所提算法的收敛性并给出了执行步骤,最后通过无损检测图像对所提算法进行分割实验。结果表明,IS-FCM算法不仅能够对灰度分布不均衡的无损检测图像进行有效分割,还扩展了S-FCM算法的应用范围,增强了鲁棒性和适应性。     

基于MAR与FCM聚类的声呐图像分割

针对模糊C均值聚类算法中,聚类效果往往受到聚类中心数目和初始聚类中心的影响这一问题,提出一种基于多尺度自回归(MAR)模型与模糊C均值(FCM)聚类的声呐图像分割方法.引入MAR模型,建立层与层之间以及相邻层像素点间的数学关系,利用粗尺度图像的灰度-邻域均值二维直方图中的峰值个数来确定聚类中心数目,通过MAR得到的预测分割结果引导初始聚类中心的确定.实验结果表明,改进后的算法能准确、快速地确定聚类中心数目,并较好地解决初始聚类中心问题;与传统的FCM聚类方法相比,具有分割准确和收敛速度快的特点.     

基于遗传算法和阈值分割的夜间苹果识别方法

为解决夜间场景下苹果采摘机器人分割果实与背景的问题,在分析果实自身颜色特性的基础上设计了一种基于遗传算法和阈值分割的苹果识别方法。所提出的方法分为图像采集及图像分割两个阶段。图像采集阶段,选用白炽灯照明以获取夜间图像。在图像分割阶段,利用幂次变换改进R-G色差阈值分割法,引入遗传算法对最大类间方差求解进行优化,从而提高色差分割阈值法的算法效率。为验证算法性能,定义F值作为衡量果实颜色特征的指标。实验结果表明,与OTSU动态阈值分割法相比,文中的算法在识别准确率和识别速度均表现出较好的优越性,在保证准确率的基础上,识别速度更快。当F≥90%时,识别速度提高了12%;当85%≤F90%,准确率提高了8%,识别速度提高了13%。     

一种改进的顾及像素空间信息的FCM聚类算法

标准的FCM算法对噪声比较敏感,主要是因为该算法没有考虑像素间的空间信息.为了克服这个不足,本文基于自适应加权均值滤波图像提出了一种用于图像分割的FCM改进算法.该算法通过修改Ahmed聚类算法中的目标甬数实现.利用该改进算法进行合成图像和真实图像的实验结果表明,相对于标准的FCM聚类算法和由Ahmed改进的算法,本文中提出的改进算法对于噪声更具有鲁棒性.     

应用颜色聚类图像块的多舰船显著性检测

由于多舰船目标显著性检测过程容易将边界像素作为背景处理,本文提出了应用颜色聚类图像块的多舰船显著性检测方法。该方法首先检测邻域像素是否具有颜色相似性,并将临近的具有相似颜色的像素聚集在一起作为一个图像块。接着,对获得的图像块进行扩展,使图像块包含很多其他图像块的像素以提高图像块内像素间的对比强度;对边缘像素进行背景索引标记,计算图像块中像素的显著性强度,采用阈值分割方法获得目标显著性区域。最后,基于颜色聚类的图像块存在部分重叠的特点,利用权值对存在叠加的显著性图像进行融合,从而获得多舰船目标整幅图像的显著性检测结果。对获得的多舰船目标图像进行了实验测试,并对本文算法结果和当前比较先进的其它显著性检测算法进行了效果对比。结果显示:提出的利用颜色聚类图像块的舰船显著性检测方法的查全率达到78%以上,准确率达到92%以上,综合评价指标Fβ≥0.7;无论考虑单个指标还是整体指标,本文算法均优于其他对比算法。     

基于运动显著图和光流矢量分析的目标分割算法

为提高运动目标分割算法对多种复杂场景的自适应能力和分割精度,提出一种基于运动显著图和光流矢量分析的目标分割算法。该算法首先基于运动显著图提取运动目标的大致区域,然后利用光流矢量获得运动目标和背景区域的运动边界,并结合点在多边形内部原理得到运动目标内部精确的像素点,最后以超像素为基本分割单元,通过引入置信度的概念实现最终像素一级的目标分割。通过与典型算法进行多场景实验对比,表明该算法能够有效实现多种复杂场景下的运动目标分割,并且较现有算法具有更高的分割精度。     

模糊C均值算法在烧结断面图像分割中的应用

利用模糊C均值的算法,可以实现烧结图像的自动分割。传统的模糊C均值算法在判定像素归属时没有考虑像素的空间信息,对在烧结图像上存在的大量噪声非常敏感。为提高烧结图像分割的准确性,对传统FCM算法中的目标函数进行修正。实验表明采用FCM算法对烧结图像有良好的分割效果,而改进的FCM算法对图像中噪声具有较强的鲁棒性。     

一种基于树莓派平台的脐橙品质分级方法

针对目前脐橙品质分级自动化程度较低,难以满足现代化生产运营需求的问题,设计了一种基于树莓派平台的脐橙品质分级方法。在S和V颜色分量图像上完成背景分割,并对脐橙表面的反光区域进行亮度矫正;提取脐橙的大小和着色度特征,并提出基于积分图的局部阈值分割算法,完成果面缺陷的检测;利用决策树算法实现脐橙品质的分级。试验结果表明:此方法对特级果、一等果、二等果、等外果的识别准确率分别达到96%、94%、94%、96%,单列输送线的分级速率达3个/s,准确性和实时性较高,能够满足实时环境下脐橙分级检测的要求。     

基于差商的油液监测铁谱图像自适应分割

针对油液监测中铁谱磨粒图像分割阈值难以选取的问题,本文提出一种基于差商的自适应铁谱图像分割算法。首先,将铁谱磨粒灰度图像转换成三维灰度直方图,并对其进行切片分析;然后,引入Newton插值多项式,将不同切片所得的频数作为切片灰度-频数曲线的插值点,基于差商构造第一类可接受函数和第二类可接受函数,结合实验数据确定两类误差,选取同时满足两类误差的最小灰度值作为分割阈值;最后,用本文方法对不同类型的磨粒图像以及添加高斯噪声和椒盐噪声后图像分别进行分割实验,并与经典的迭代阈值法、Otsu算法、最大熵法进行了比较。实验结果表明,本文方法受噪声干扰较小,误检率和漏检率整体优于其他3种算法。对分割所得的磨粒图像进行特征提取,并利用支持向量机进行识别,本文方法对3种故障磨粒识别准确率最高,达到82.86%,虽在运行时间上无明显优势,但综合性能最优,能满足油液监测过程中铁谱图像自适应分割的需求。     

基于多领导粒子策略的DMPSO算法在冷轧液压APC系统中的应用

冷轧液压伺服位置自动控制(APC)系统中,系统参数会随着运行时间发生改变,针对系统这一特性,提出了一种基于改进动态多目标粒子群（DMPSO）算法的PID控制器参数整定策略。当系统发生变化时,该策略利用动态多目标粒子群算法的寻优能力和对环境变化的适应能力重新对PID参数进行整定和寻优。同时,针对算法存在的易于陷入局部最优和收敛速度较慢等缺陷,提出了一种基于多领导粒子策略的动态多目标粒子群算法。仿真结果表明：该控制系统对环境变化跟踪快,超调量小,调整时间短,性能明显优于传统PID控制。     

多相水平集协同空间模糊聚类图像多目标分割

图像多目标分割的研究对于机器视觉发展具有重要意义。多相水平集模型(Multiphase level set, MLS)对零水平集函数初始位置和噪声敏感,当初始位置不适宜、噪声较大时无法准确分割多目标。针对上述问题,提出一种多相水平集模型协同空间模糊C-均值聚类(Spatial fuzzy C-means, SFCM)的图像多目标分割算法,即SFCM-MLS算法。首先用空间模糊聚类获取图像多目标粗分割结果,然后用粗分割结果定义多相水平集模型的初始水平集函数对图像做精分割。针对人脑磁共振成像(Magnetic resonance imaging, MRI)图像和患有肿瘤的肝脏计算机扫描断层图像多目标分割试验结果表明,与经典多相水平集模型相比,SFCM-MLS算法对初始位置不敏感,提高了图像多目标分割的准确性。     

图像的阈值分割法设计

图像分割阈值法具有实现容易、计算量小、性能稳定等优点,因此这种方法成为图像分割领域中应用最普遍的方法。主要讨论了关于图像的单阈值分割算法的设计与实现,比较了基于迭代法和基于最大类间方差法的单阈值分割算法,设计了阈值最大类间方差的分割算法及实现程序。仿真结果表明所提出的算法有效,分割效果好。     

Embryo zebrafish segmentation using an improved hybrid method

Zebrafish is an invaluable vertebrate model in life science research and has been widely used in biological pathway analysis, molecular screening and disease modelling, among others. As a result, microscopic imaging has become an essential step in zebrafish phenotype analysis, and image segmentation thus plays an important role in the zebrafish microscopy analysis. Due to the nonuniform distribution of intensity and weak boundary in zebrafish microscope images, the traditionally used segmentation methods may lead to unsatisfactory result. Here, a novel hybrid method that integrates region and boundary information into active contour model is proposed to segment zebrafish embryos from the background, which performs better than traditional segmentation models. Meanwhile, how to utilize the gradient information effectively in image segmentation is still an open problem. In this paper, we propose to improve the aforementioned hybrid method in two aspects. Firstly, the mean grey value of background is estimated by the expectation maximization (EM) algorithm to constrain the active curve evolution. Secondly, an edge stopping function sensitive to gradient information is designed to stop curve evolution when the active curve reaches the embryo boundary. Experimental results show that the proposed methods can provide superior segmentation results compared to existing algorithms.     

全局运动序列的视频对象分割算法

针对全局运动视频序列，本文提出一种快速有效的基于边缘均灰度投影匹配的全局运动估计与补偿算法，将连续几帧图像的相同背景稳定在同一幅图像的相同位置上，从而能够沿用静止背景序列的视频对象分割算法。实验结果证明，该方法能够从背景变化的视频序列中较好地提取运动对象，具有较强的鲁棒性。     

基于立体匹配技术的X射线分层成像方法研究

针对安检领域中行李箱内多层物体在二维透视图像中相互重叠,导致物体之间的形状不清晰、不易辨认和存在盲区等问题,提出了一种基于立体匹配技术的分层成像方法.该方法利用双目立体视觉原理,结合双角度投影的灰度信息对投影图像由外向内进行分割,并对分割结果基于相似属性进行匹配,结合视差进行分层重建.最后利用视差原理重建出不同深度的物体,实现了对不同深度物体的识别.经实验验证,该方法有效地消除了视图中的重叠现象,提高了对物体的识别准确率.