基于Bregman散度和RSF模型的水平集图像分割方法

在自然图像中经常会出现亮度不均匀的现象,虽然基于局部信息的水平集方法在不均匀图像的分割方面取得了较好的效果,但是该类方法在主动轮廓的能量上存在局部最小值和计算复杂度高等问题.针对这些问题,本文提出了基于Bregman散度分布和区域可伸缩拟合能量模型(Region-Scalable Fitting,RSF)相结合的水平集图像分割方法.本方法利用包含特征点信息(Bregman散度)的全局信息项加快远离目标边界曲线的演化速度,提高算法对初始位置的鲁棒性;利用RSF模型的局部信息项提高对亮度不均匀图像的分割能力,吸引轮廓曲线向物体边界收敛,并停止在目标对象的边界处.通过对合成图像、医学图像和其它真实图像的对比实验,可以看出本文模型与现有模型(LCV、RSF和LGIF)相比,对亮度不均匀图像具有更强的处理能力和更高的处理效率,且对噪声具有更强的鲁棒性.     

基于边缘流的多尺度水平集砾岩图像分割

针对边缘流方法检测图像边界得到的边界不连续问题,提出了把边缘流作为水平集方程中的一个变量,并将多尺度思想引入该方程.该方法首先在大尺度图像下得到相应尺度的边缘流矢量,将其代入水平集方程,通过求解水平集方程,找出图像目标边界的大致轮廓,然后利用大尺度所得到的大致轮廓作为高一级尺度的水平集方程的初始轮廓,计算相应的边缘流矢量,代入水平集方程求解,逐步进行轮廓优化,最终实现图像分割.采用该方法提取图像目标边界,不仅解决了边缘流方法中边界不连续的问题,也使水平集方法中曲线演化速度太慢的问题得到大大的改善.该方法用于砾岩图像分割,取得了较好的效果.     

改进的距离正则化水平集演化方法

为了有效地对数字图像中的目标物体进行分割,提出了一种结合人类视觉注意机制的距离正则化水平集演化的图像分割方法,首先,利用数据融合获得视觉注意机制的显著图,进而获得曲线演化的初始轮廓,解决了演化曲线对初始位置敏感及不能自适应地决定向内还是向外运动的问题;然后,利用自定义的图像边缘指示函数,通过优化函数的演化速度参数及噪声敏感度控制参数,加快了曲线演化速度;最后,利用距离正则化水平集演化至目标物体的边界,完成图像分割,仿真结果表明:该方法能够有效地检测单个及多个目标物体的边界,提高了边界定位精度,抗噪能力较强.     

基于子波域自适应融合HMTseg算法的遥感图像分割

提出了一种具有自适应融合机制的HMTseg算法,用于遥感图像的分割.该算法充分利用图像子波系数尺度间的统计相关性,通过赋予各个尺度不同的背景权值,兼顾了粗尺度分割的区域一致性和细尺度分割的边界定位准确性,保持了图像各个同质区域的主体轮廓,增强了辨别图像小目标的性能.航拍图像和合成孔径雷达图像的分割结果表明,该算法可以在分割的区域一致性和边界准确性之间做到较好的折中,提高遥感图像分割的性能.     

基于形状先验与轮廓预定位的目标分割

针对单帧图像中特定目标的分割一直面临着由于背景复杂和光照变化等因素带来的分割精度偏低的问题,提出一种基于轮廓预定位的先验局部二值拟合(local binary fitting,LBF)算法,用于人体上肢图像的分割.首先,利用浅层卷积神经网络对上肢形状模板进行筛选和预定位,得到分割目标的粗轮廓曲线;然后,利用基于先验形状的LBF算法对粗轮廓曲线进行演化,得到分割目标的精确轮廓曲线.实验结果显示算法的成功率在90%以上,表明该方法对于背景复杂和光照变化情况下的特定目标分割具有良好的效果.     

自适应分割弱边缘的活动轮廓模型

改进LI的保持距离水平集方法,提出自适应分割弱边缘的活动轮廓模型,并证明自适应力的双向性。模型中自适应力的系数加入图像的灰度均值,根据演化曲线的位置自适应的收缩或扩张。结果表明,该方法克服了原LI模型初始轮廓必须完全包围或含在目标物体内的问题,可以任意设置初始轮廓大小及位置,能够分割多目标图像,具有较强的抗噪性。     

改进二值LFI医学图像分割模型

基于区域活动轮廓模型在处理医学特定分割目标时,受到图像背景影响较大,难以提取目标边界轮廓.针对这一问题,提出一种改进LFI模型.该模型构造出局部适当图像来逼近原图像,且引入吸附因子约束曲线演化方向,恢复曲线演化渐进性,使得分割具有针对性.采用二值水平集方法实现整个分割过程,避免了传统水平集数值不稳定性.实验结果表明该方法可以快速有效地分割特定医学图像目标.     

使用标识分水岭算法确定Snake模型的初始轮廓

Snake模型已被广泛地应用于医学图像的分析之中．在应用该模型时,如何选取合适的初始轮廓是一个难题,因为初始轮廓的选择对它的分割速度和分割效果都有着重大的影响．笔者提出了一种使用基于标识分水岭算法来确定Snake模型的初始轮廓的方法,该方法先设置两条初始曲线,再通过标识分水岭算法来确定之间的最大连续高度点作为初始轮廓线．实验结果证明,它在简化确定初始轮廓的操作的基础上还提高了算法的效率,易应用于临床的系统中．     

一种基于显著性活动轮廓模型的图像分割方法

为了有效地提取图像中物体的轮廓,结合视觉注意机制,提出一种改进的距离正则化水平集活动轮廓模型的分析方法。首先提取图像的初级特征,构成图像显著图;然后采用最大类间方差法获得显著区域的初始轮廓,以此作为活动轮廓模型中曲线演化的初始位置;最后利用距离正则化水平集演化,获得目标物体的边界,完成图像分割。这种结合视觉注意机制与改进的距离正则化水平集演化方法能够显著降低水平函数演化次数,提高图像分割效率。仿真结果表明,它能有效检测单个及多目标物体的边界,且定位准确。     

基于水平集的多运动目标检测和分割

针对视频图像的运动分割问题，提出了一种基于水平集方法的多运动目标检测和分割新方法.通过一种基于帧间差分的算法,自动提取初始背景图像，并使用相减法，检测出当前图像中的运动像素.定义了一种新的基于差分图像的局部梯度、目标的方差和背景的方差的速度函数，得到了改进的分割曲线的演化方程，分割出不同的运动目标.在水平集的求解过程，设定了控制演化曲线最终停止在目标边界上的条件，得到了运动目标的边界.实验结果表明，与其他传统方法相比，该运动目标检测和分割方法更有效和具有更好的鲁棒性，能够正确地提取运动目标边界.     

基于统计模型和活动轮廓的运动目标检测与跟踪

提出了一种静止背景视频序列中运动目标的检测与跟踪方法.对连续两帧图像序列作差分计算,对差分图像的灰度分布建立混和高斯模型(GMM),采用期望最大化(EM)算法估计模型参数,并引入基于GMM模型的边界检测算子,进而构造运动边界图像.改进静态图像轮廓提取算法GVF-Snake,利用运动边界图像修改GVF-Snake的能量项,使其能够提取视频序列中运动目标的轮廓.采用一种根据目标区域自动初始化轮廓的方法解决Snake初始轮廓需要手工设定的问题,采用一阶差分预测算法加快轮廓收敛速度.利用改进的GVF-Snake算法对运动目标进行检测与跟踪,结果表明,该算法对刚性和非刚性两类目标都具有较好的检测与跟踪效果.     

Snake算法在运动目标检测中的应用

Snake算法(动态轮廓模型)在图像处理过程中有着广泛的应用.提出基于归一化互相关系数的阴影检测方法,利用由帧间差分法得到的目标边界,自动设置Snake初始位置,采用贪婪算法得到最终目标收敛轮廓.实验结果表明,该算法能够快速有效地检测出多运动目标.     

自适应气球力主动轮廓的图像分割

集成图像的先验信息到模型中是改善主动轮廓模型分割复杂背景图像性能的一种重要方法．采用统计方法确定目标区域，根据区域自适应地决定主动轮廓模型气球力的方向，对测地线主动轮廓模型进行改进．结果表明：主动轮廓曲线的收敛仅依赖图像梯度这一局部性质的情形被改变，主动轮廓曲线的收缩或扩张和目标区域联系起来．图像分割实验说明改进的模型能较好地对带噪声且为弱边缘的人工合成图像、医学超声图像得到理想的目标边缘轮廓．自适应气球力主动轮廓分割图像能提高在图像弱边缘处的定位能力和精确度，减少对噪声的敏感性，加快曲线收敛到目标边界的速度．     

基于先验形状信息和水平集方法的车辆检测

针对交通视频检测应用,提出一种基于先验形状信息和主动轮廓模型的运动车辆检测方法.算法首先利用颜色信息和边缘信息检测并去除车辆阴影,提取车辆的初始轮廓;为了改善车辆轮廓的提取精度,在进一步的车辆分割中引入车辆形状的先验知识,用水平集符号距离图像的隐含表示建立车辆的先验形状模型,并以先验的车辆形状模型作为约束构造出主动轮廓能量函数;将第一步获得的车辆轮廓作为车辆分割演化曲线的初始轮廓,采用变分法求解能量函数的极小值,利用形状配准和水平集方法演化车辆的分割曲线,得到准确的运动车辆轮廓.将该方法应用于实际采集的交通视频,获得了很好的测试结果.     

组合均值平移和区域合并的图像分割算法

医学图像类的多细胞图像分割过程中,经常因为细胞边界模糊而影响分割质量.针对复杂情况下的细胞图像分割问题,提出了一种组合分割方法,新方法将一种非参数聚类算法(均值平移)和区域合并相结合,先利用均值平移算法获得图像的过分割结果,再根据区域合并准则,合并过分割区域得到准确的分割结果.将此方法应用于活细胞的显微灰度图像,并与几何活动轮廓模型算法、阈值分割算法、均值平移算法及水线分割算法相比较,实验结果证明了此算法的有效性.此算法不仅可以将粘连的细胞分开,还可以获得接近细胞原始形状的边界,为进一步图像研究提供了良好的基础.     

一种基于MRF与区域合并的图像分割改进算法

针对现有基于马尔科夫随机场的图像分割算法容易出现过分割、分割结果不理想等问题,提出了一种基于马尔科夫随机场与区域合并的图像分割改进算法。该算法首先基于马尔科夫随机场与高斯混合模型理论的图像分割算法得到初始分割结果;然后利用各个区域间的相邻关系、颜色关系以及边界情况等信息,给出各个区域间的距离;最后按照区域间的距离与区域合并前后的颜色散度变化率对初始分割结果进行区域合并,输出最终的分割结果。使用伯克利标准图像库进行实验仿真,采用Dice系数和Jaccard系数作为评价指标。仿真结果表明,相比于现有基于MRF理论的算法,本文算法具有更好的分割效果。     

基于C-V模型无关曲率方向的快速分割算法

为提高图像分割的精度获取边缘更佳的分割图,提出结合无关曲率方向的边缘函数与无需重新初始化符号距离函数的基于C-V(Chan-Vese)模型的快速分割算法。针对在图像的同质区域中基于水平集的C-V模型不能正确分割出目标轮廓的缺陷提出优化方法。改进算法不依赖于水平集梯度信息进行活动轮廓曲线的演变,引入无关曲率的边缘函数并结合平均曲率运动方程以最小化长度能量项;并且在能量函数中增加了内能泛函项,以简化模型在局部需要重新初始化符号函数的步骤,提高运算速度。实验表明新算法能够演化出目标边缘曲线,准确分割图像,且运行耗时显著减少,收敛速度近似为几何活动轮廓C-V模型的1.2倍。     

一种改进的CV水平集图像分割方法

由Chan Vese提出的水平集图像分割模型可以不依赖于图像的边缘信息而对弱边缘以及含有内部轮廓的图像具有良好的分割效果.但对于背景图像灰度包含两个及以上等级分层时,图像分割得不到准确的结果.提出一种新的基于C V模型的改进算法,该算法引入了快速C V方法的思想,融入全局梯度信息以及目标的先验知识.实验结果表明,该方法能够很好地分辨出背景图像复杂灰度包含多个等级分层的目标区域轮廓且具有良好的适应性.     

一种基于AEP和K主曲线的图像分割方法

广泛应用的第一主成分是对数据集的一维线性最优描述,主曲线是第一主成分的非线性推广.在此提出了一种基于AEP和K主曲线的图像分割方法,将统计学中的主曲线很好地应用于图像处理.该方法首先将腐蚀传播算法和区域生长型分水岭方法相结合,标记出图像中不同物体并产生初始边缘;然后,用K主曲线多边形线算法进行边缘点连接.实验结果证明,AEP算法能标记出一幅图中不同的目标,K主曲线能提供精确的目标轮廓线,该分割方法行之有效.     

基于凹凸变换与圆周拟合的重叠气泡轮廓重构

针对识别气液两相流的气泡过程中气相比例较大气泡易发生重叠的问题,提出基于曲线凹凸性变换与圆周拟合的重叠气泡分割与轮廓重构算法.对气泡图像进行预处理,利用高斯滤波滤除噪声干扰,依据自适应阈值分离出前景,得到预分割图像.利用Canny算法提取轮廓,利用高斯函数平滑曲线,计算轮廓上的点到质心的距离.对得到的距离曲线进行凹凸性变换特性分析,对每两个凹点进行分割路径选取.利用最小二乘圆周拟合插值算法对重叠部分的气泡轮廓进行重构,得到气泡分割后的重构图像.实验结果表明,该算法是一种有效的分割与重构重叠气泡的算法,具有较好的分割和重构性能.