FGMM-MRF层次模型在图像分割中的应用

为了更好地反映图像的区域结构,在高层次标记图像中,区域内部用各向同性的MRF建模,区域的边界用各向异性的MRF来建模;在低层次灰度图像中,用FGMM来描述待分割图像的概率分布.采用Bayes方法,根据标记图像的后验分布所对应的FGMM-MRF模型的条件概率,用ICM局部优化算法获得MAP准则下的分割图像.用模拟图像和MR图像进行实验,区域的边界和整体属性具有较好的视觉效果.     

结合统计模型和曲线演化的左心室MRI图像分割

提出结合区域统计模型和图像梯度信息的MRI图像分割算法.由于心脏的变形和血液的流动,MRI图像中出现弱边界、局部梯度极大值区域、伪影等现象.基于图像梯度构造停止项的水平集方法难以分割此类图像.本文提出两阶段图像分割算法.首先结合先验知识和直方图,确定图像中像素的类别总数.用极大似然估计原理求出每一类的先验概率和概率分布参数,根据像素属于感兴趣区域(ROI)的后验概率构造水平集速度函数,通过曲线演化获取ROI的粗边界.然后再使用图像梯度构造速度函数对边界进行细化.实验结果表明,本文算法能够有效分割心脏MRI图像.     

基于多节点拓扑重叠测度高阶MRF模型的图像分割

针对低阶马尔科夫随机场(Markov random field, MRF)模型难以有效表达自然图像中复杂的先验知识而造成误分割问题, 提出一种基于多节点拓扑重叠测度高阶MRF模型(Higher-order MRF model with multi-node topological overlap measure, MTOM-HMRF)的图像分割方法. 首先, 为描述图像局部区域内多像素蕴含的复杂空间拓扑结构信息, 利用多节点拓扑重叠测度建立图像局部区域的高阶先验模型; 其次, 利用较大的局部区域包含更多的标签节点信息能力, 基于Pairwise MRF模型建立基于局部区域的部分二阶Potts先验模型, 提高分割模型的抗噪能力; 再次, 为有效描述观察图像场与其标签场的似然特征分布, 研究利用局部区域内邻接像素的Hamming距离引入图像局部空间相关性, 建立局部空间一致性约束的高斯混合分布; 最后, 基于MRF框架建立用于图像分割的多节点拓扑重叠测度高阶MRF模型, 采用Gibbs采样算法对提出模型进行优化. 实验结果表明, 提出模型不仅能有效抵抗图像强噪声和复杂的纹理突变干扰, 鲁棒性更好, 而且具有更准确的图像分割结果.     

基于边缘约束局部区域MRF的图像分割方法

针对常规马尔科夫随机场（MRF）模型对复杂自然图像分割时,存在对噪声敏感且边缘模糊的问题,构建一种基于边缘约束局部区域MRF（ECLRMRF）的图像分割模型。利用欧氏距离度量局部区域内邻接像素的相似度,依据其相似度构建局部空间来约束高斯混合模型,有效描述丰富的局部区域统计特征,并建立MRF模型的局部区域一致性约束项。利用Canny边缘检测算子提取图像的边缘特征,并在分割过程中建立图像分割区域的边缘约束,通过在MRF模型框架下将局部区域统计特征和图像边缘特征相融合,解决局部区域MRF模型对图像分割边缘模糊的问题,再采用Gibbs采样算法实现对复杂自然图像的准确分割。实验结果表明,该模型能够更好地保留图像边缘信息,并且具有更好的分割效果。     

基于局部特征约束的TEM图像分割算法

神经细胞图像分割对于神经科学研究具有重要应用价值。神经细胞亚显微结构的复杂性,以及透射电子显微成像（Transmission electron microscope,TEM）易出现的边界丢失、模糊等质量问题,使得神经细胞TEM图像的自动分割成为一个医学图像处理难题。基于神经细胞TEM图像的局部聚簇性特点,应用超像素技术,本文研究设计了一种基于局部特征约束的TEM图像分割算法。首先构建基于图模型的超像素图像结构表示,然后应用Markov随机场（Markov random field,MRF）模型提取超像素局部空间信息,从而有效地解决超像素图像分割方法中超像素点间邻域信息和空间结构复杂的问题,最后通过MRF模型优化和超像素合并处理获取图像分割结果。研究结果表明,该算法分割精度较高、鲁棒性强,且能很好地表征图像亚显微结构信息。     

基于Markov随机场的运动目标快速分割

提出了一种基于MRF模型自适应运动目标图像分割方法，该法采用高斯混合模型描述视频序列的差分图像，用模拟退火快速EM算法对高斯分布的参数进行估计，在此基础上建立MRF模型，利用此模型构建能量函数，ICM算法把图像用一个能量函数取到最小值的组态来表示。     

基于局部区域能量最小化模型的图像分割

在马尔可夫随机场(MRF)和概率理论的基础上,提出局部区域能量最小化模型,将传统基于像素的分割转化为基于区域的分割,能减小均匀区域中的误分类率。在该模型和MRF模型下,使用ICM算法、Gibbs采样算法、Metropolis采样算法对图像进行分割,结果表明该模型能取得更精确的分割结果,可有效拟制图像噪音和纹理对分割的影响。     

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.     

基于测地线区域模型的图像分割修正算法研究

为提高区域模型的分割精度,在测地线活动区域模型的交互式图像分割的基础上,提出了一种基于标记点的修正算法,主要是对所得到的区域和边界概率模型进行修正。可以实现对图像中的弱势样本点,例如边缘、小区域等进行修正,从而克服计算区域和边界概率时建模不准确的缺点,使得测地线活动区域模型的初始曲线能够演化到正确的目标边界上。     

一种鲁棒的MRF-MAP图象分割框架研究

提出了一种新颖的基于马尔可夫随机场(MRF)空间上下文信息的图象分割方法。该方法利用马尔可夫随机场表示图象标记场,并在传统的邻域势函数基础上,引入观测场中邻域像素间强度关系,由此描述像素被分入同一类的可能性。通过贝叶斯(Bayes)定理将分割问题转化为最大后验(MAP)估计的问题。运用迭代条件模型(ICM)求取最大后验估计的解。用人工合成图象及真实图象进行实验,同时与传统的期望最大化(EM)方法以及传统的马尔可夫随机场方法相比较,由实验结果及信噪比(SNR)-误分率(MCR)曲线可以看出,该文的方法对噪声图象分割更为有效。     

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.     

MRF model and FRAME model-based unsupervised image segmentation

This paper presents a method for unsupervised segmentation of images consisting of multiple textures. The images under study are modeled by a proposed hierarchical random field model, which has two layers. The first layer is modeled as a Markov Random Field (MRF) representing an unobservable region image and the second layer uses "Filters, Random and Maximum Entropy (Abb. FRAME)" model to represent multiple textures which cover each region. Compared with the traditional Hierarchical Markov Random Field (HMRF), the FRAME can use a bigger neighborhood system and model more complex patterns. The segmentation problem is formulated as Maximum a Posteriori (MAP) estimation according to the Bayesian rule. The iterated conditional modes (ICM) algorithm is carried out to find the solution of the MAP estimation. An algorithm based on the local entropy rate is proposed to simplify the estimation of the parameters of MRF. The parameters of FRAME are estimated by the ExpectationMaximum (EM) algorithm. Finally, an exp     

基于MRF的复杂图像抠图

所谓复杂图像抠图就是从复杂图像中抠取出目标物体的一种图像处理算法。为了取得更好的抠图效果,提出了一种基于马尔可夫随机场的自然图像抠图方法。该方法首先手工把图像分成3个区域:前景区域、背景区域和未知区域;然后,再将未知区域用手工粗略地划分成几个相交的小区域;接着在每一个小区域内,以其中的未知区域的像素点为节点,定义抠图标号,同时在这些节点上面建立MRF抠图模型,并把这些标号赋给这些节点,这样抠图问题被定义为在这个MRF模型和它的Gibbs分布上MAP估计问题;继而再计算出每个小区域的掩像;最后把这些掩像合并,即得到输入图像最终的掩像。和其他算法相比,对复杂图像的抠图问题,该方法可以取得更好的抠图效果。     

基于隐马尔科夫随机场邻域选择的细节保护图像分割

由于马尔科夫随机场（Markov Random Fields,MRF）区域标识模型的滤波效应,在合成孔径雷达（SAR）图像处理过程中,细节结构会被部分保留或者完全丢失。本文提出一种基于散射描述子的自适应邻域系统隐MRF（Hidden MRF,HMRF）图像分割方法,以实现更好地保留图像细节特征和边缘区域,从而改善图像的分割效果。为了提高可靠性和自适应性,将模糊c均值（Fuzzy c-means,FCM）聚类算法与散射变换相结合,实现邻域形状的自适应选择。从不同的邻域形状中,选择具有最高模糊隶属度的邻域形状进行HMRF区域标识过程。实验结果表明,相比较于一般HMRF使用固定形状的邻域系统,本文所提出的算法改善了分割效果,特别是图像细节结构信息得到了很好的保护。     

基于小波域层次Markov模型的图像分割

针对两个状态的有限高斯混合模型逼近小波系数的不足和小波域隐马尔可夫树标号场相互独立的缺点,提出了一种基于小波域层次马尔可夫模型的图像分割算法,这种模型用有限通用混合模型逼近小波系数的分布,使有限高斯混合模型只是其一种特殊情况;在标号场的先验模型确定上,利用马尔可夫模型描述标号场的局部作用关系,给出标号场的具体表达式,克服了小波域马尔可夫树模型标号场相互独立的不足,然后利用贝叶斯准则,给出相应的分割因果算法。该模型不仅具有空域马尔可夫模型有效的递归算法的优点,同时具有小波域隐马尔可夫树模型中的马尔可夫参数变尺度行为。最后用真实的图像和合成图像同几种分割方法进行了对比实验,实验结果表明了本文算法的有效性和优异性。     

结合边界的小波域马尔科夫模型的图像分割算法

针对基于马尔科夫随机场(MRF)的分割算法常存在边界块效应,且对整幅图像进行建模运行效率低等问题,提出了结合边界的小波域马尔科夫模型的图像分割算法,把影像的特征场建立在一系列小波域提取的边界上,并建立相应的边界标号场MRF模型,借助贝叶斯框架和SMAP准则实现分割。利用Matlab GUI实现了分割系统,通过医学图像检验,结果表明:相比于小波域分层随机场模型(WMSRF),该算法在有效区分不同区域的同时很好地保留了边界信息,提高了运行效率。     

Simple parallel hierarchical and relaxation algorithms for segmenting noncausal markovian random fields

The modeling and segmentation of images by MRF's (Markov random fields) is treated. These are two-dimensional noncausal Markovian stochastic processes. Two conceptually new algorithms are presented for segmenting textured images into regions in each of which the data are modeled as one of C MRF's. The algorithms are designed to operate in real time when implemented on new parallel computer architectures that can be built with present technology. A doubly stochastic representation is used in image modeling. Here, a Gaussian MRF is used to model textures in visible light and infrared images, and an autobinary (or autoternary, etc.) MRF to model a priori information about the local geometry of textured image regions. For image segmentation, the true texture class regions are treated either as a priori completely unknown or as a realization of a binary (or ternary, etc.) MRF. In the former case, image segmentation is realized as true maximum likelihood estimation. In the latter case, it is realized as true maximum a posteriori likelihood segmentation. In addition to providing a mathematically correct means for introducing geometric structure, the autobinary (or ternary, etc.) MRF can be used in a generative mode to generate image geometries and artificial images, and such simulations constitute a very powerful tool for studying the effects of these models and the appropriate choice of model parameters. The first segmentation algorithm is hierarchical and uses a pyramid-like structure in new ways that exploit the mutual dependencies among disjoint pieces of a textured region.     

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。