优选抑制式非局部空间模糊C-均值图像分割方法

当图像被噪声严重污染时,像素的邻域像素也可能被污染。此时,来自于像素点的邻域像素的局部空间信息无法在含噪图像分割中发挥积极的指导作用。鉴于此,利用图像中与像素具有相似邻域结构的像素构造新的非局部加权和图像,并在新图像的灰度直方图上采用优选抑制式模糊C-均值聚类,提出优选抑制式非局部空间模糊C-均值图像分割方法。实验结果表明,该方法能进一步提高模糊C-均值聚类方法对于图像噪声的鲁棒性,获得了更加理想的分割结果。     

基于改进的直觉模糊核聚类的图像分割方法

针对噪声图像模糊性的本质，提出了基于改进的直觉模糊核聚类的图像分割方法。采用直觉模糊集描述噪声图像包含的不确定性信息，将图像的灰度信息转换到直觉模糊域进行处理；将模糊核聚类拓展为直觉模糊核聚类，在图像的直觉模糊域进行聚类；通过高斯核函数和欧氏距离分别对像素8-邻域的灰度和空间信息进行建模，综合平衡灰度和空间信息对聚类的作用，并将其作为惩罚项加入到直觉模糊核聚类的目标函数中；通过梯度下降法，推导了迭代求解算法；通过典型的合成图像和自然图像分割实例，验证了所提算法的有效性和鲁棒性。     

一种嵌入局部信息的快速KFCM聚类分割算法

针对核空间模糊局部C-均值聚类分割算法时间复杂性过大而不适合实时场合图像分割需要的问题,提出了一种核空间局部模糊C-均值聚类分割的快速算法。利用像素与其邻域像素之间的空间距离信息和灰度方差信息构造一种加权共生矩阵;将图像像素的一维直方图以及像素与邻域像素之间的二维共生直方图相结合构造了一种新的核空间模糊C-均值聚类分割目标函数,并对其推导获得隶属度和聚类中心迭代表达式;将图像像素采用该算法聚类所得隶属度进行邻域滤波处理,以便改善该算法的抗噪性能。实验结果表明,该分割算法相比核空间局部模糊C-均值聚类分割更有利于实时场合和大幅面图像分割的需要。     

马尔可夫随机场约束下的PCM图像分割算法

与模糊c均值（FCM）算法相比较,可能性C均值（PCM）聚类算法具有更好的抗干扰能力。但PCM聚类算法对初始化条件很敏感,在聚类的过程中很容易导致聚类结果一致性,并且没有考虑到像素的空间信息,用在图像分割尤其是多目标图像分割上效果极不稳定。在PCM算法的基础上,利用Markov随机场中的邻域关系属性,引入先验空间约束信息,建立包含灰度信息与空间信息的新聚类目标函数,提出马尔可夫随机场与PCM聚类算法相融合的图像分割新算法（MP．CM算法）。实验结果表明,在多目标图像分割上利用MPCM算法可以取得比PCM更好的分割效果。     

基于粒子群的改进模糊聚类图像分割算法

基于粒子群优化的改进模糊聚类图像分割算法将微粒群搜索聚类中心作为图像分割的聚类初值,克服了FCM分割算法对聚类中心初值敏感的缺点,大幅提高了图像分割算法的计算速度。改进的模糊聚类图像分割算法,一方面考虑到像素的空间位置信息和相互邻域之间像素有很大的相关性,在目标函数中引入邻域惩罚函数;另一方面提出聚类在二维方向上进行更新的思想,建立了包含邻域单元熵的新聚类目标函数。实验结果表明,该方法可以使模糊聚类的速度得到明显提高,对初始聚类中心不敏感,抗噪能力强,是一种有效的模糊聚类图像分割方法。     

一种快速鲁棒核空间图形模糊聚类分割算法

针对现有鲁棒图形模糊聚类算法难以满足强噪声干扰下大幅面图像快速分割的需要，提出一种快速鲁棒核空间图形模糊聚类分割算法。该算法将欧氏空间样本通过核函数映射至高维空间；采用待分割图像中像素邻域的灰度和空间等信息构建线性加权滤波图像，对其进行鲁棒核空间图形模糊聚类；并引入当前聚类像素与其邻域像素均值所对应的二维直方图信息，获得鲁棒核空间图形模糊聚类快速迭代表达式。对大幅面图像添加高斯和椒盐噪声进行分割测试，实验结果表明:本文算法相比基于图形模糊聚类等分割算法的分割性能、抗噪鲁棒性和实时性有了显著提高。     

基于捕食者—食饵微粒群优化的二维FCM图像分割方法

传统模糊C均值聚类算法进行图像分割时仅利用了像素的灰度信息,没有考虑像素的空间邻域信息,因此抗噪性能差．为了克服传统模糊C均值聚类算法的局限性,提出了一种基于捕食者—食饵微粒群算法的二维模糊C均值聚类图像分割方法．该方法将图像的聚类分割转化为一个优化问题,根据像素的灰度信息和改进二维直方图描述的像素邻域关系特性,建立包含邻域信息的适应度函数,并利用捕食者—食饵微粒群的全局优化能力,通过迭代优化获得最优聚类中心,实现图像分割．仿真结果表明,所提算法不易陷入局部最优,抗噪能力强,聚类正确性高,分割效果好,是一种有效的图像分割算法．     

正则化图形模糊聚类及鲁棒分割算法

针对现有图形模糊聚类算法合理性差和抗噪能力弱的问题，提出嵌入对称正则项的图形模糊聚类鲁棒算法。将样本聚类所对应的中立度与拒分度相结合构造对称正则项，嵌入现有图形模糊聚类所对应的目标函数；同时，利用像素邻域所对应的均值信息辅助当前像素聚类并构造了空间信息约束正则项，采用拉格朗日乘子法获得正则化图形模糊聚类鲁棒分割算法。不同噪声干扰图像分割结果表明，所建议的分割算法是有效的，相比现有的鲁棒模糊聚类分割算法具有更强的抑制噪声能力。     

湿地遥感图像分割算法设计及实现

提出了一种结合熵和模糊C均值的聚类分割方法。模糊C均值（FCM）聚类算法广泛用于图像的自动分割,但是传统的FCM算法没有考虑像素的空间信息,因而对噪声十分敏感,基于二维直方图的模糊C均值聚类算法除了考虑像素点的灰度信息外还考虑了像素点邻域的空间信息,可有效地抑制噪声;在目标函数中引入熵项则能更好地抑制噪声和外围点对类中心估计的影响。实验分析结果表明,算法对湿地遥感图像的分割效果优于FCM算法。     

基于HSI空间模糊聚类的彩色图像分割新方法

模糊C均值(FCM)被广泛应用于彩色图像分割中,但传统的模糊C均值由于没有考虑空间信息,因此对噪声特别敏感。针对此问题,提出了一种在HIS颜色空间结合像素邻域空间信息的模糊聚类新方法。实验结果表明,此方法对高噪声图像有较好的处理结果。     

快速鲁棒核空间模糊聚类分割

目的 传统模糊C-均值聚类应用于图像分割仅考虑像素本身的聚类问题,无法克服噪声干扰对图像分割结果的影响,不利于受到噪声干扰的工业图像、医学影像和高分遥感影像等进行目标提取、识别和解译。嵌入像素空间邻域信息或局部信息的鲁棒模糊C-均值聚类分割算法是近年来图像分割理论研究中的热点课题。为此,针对现有的鲁棒核空间模糊聚类算法非常耗时且抑制噪声能力弱、不适合强噪声干扰下大幅面图像快速分割等问题,提出一种快速鲁棒核空间模糊聚类分割算法。方法 利用待分割图像中像素邻域的灰度信息和空间位置等信息构建线性加权滤波图像,对其进行鲁棒核空间模糊聚类。为了进一步提高算法实时性,引入当前聚类像素与其邻域像素均值所对应的2维直方图信息,构造一种基于2维直方图的鲁棒核空间模糊聚类快速分割最优化数学模型,采用拉格朗日乘子法获得图像分割的像素聚类迭代表达式。结果 对大幅面图像添加一定强度的高斯、椒盐以及混合噪声,以及未加噪标准图像的分割测试结果表明,本文算法比基于邻域空间约束的核模糊C-均值聚类等算法的峰值信噪比至少提高1.5 dB,误分率降低约5%,聚类性能评价的划分系数提高约10%,运行速度比核模糊C-均值聚类和基于邻域空间约束的鲁棒核模糊C-均值聚类算法至少提高30%,与1维直方图核空间模糊C-均值聚类算法具有相当的时间开销,所得分割结果具有较好的主观视觉效果。结论 通过理论分析和实验验证,本文算法相比现有空间邻域信息约束的鲁棒核空间模糊聚类等算法具有更强的抗噪鲁棒性、更优的分割性能和实时性,对大幅面遥感、医学等影像快速解译具有积极的促进作用,能更好地满足实时性要求较高场合的图像分割需要。     

结合空间信息的模糊聚类侧扫声纳图像分割

目的 针对侧扫声纳图像具有背景复杂、噪声污染重等特点,提出一种结合空间信息的模糊聚类分割算法(FCM),以提高侧扫声纳图像的分割精度和分割速度。方法 采用结合组合邻域中值滤波的FCM算法,首先选取正十字邻域和斜十字邻域,分别计算两个邻域内的像素灰度中值;然后,结合其中的较小值,引入惩罚项,得到融合灰度信息和空间信息的灰度值;最后,对融合后的灰度图像进行FCM分割。结果 利用该算法对不同尺寸和不同目标的侧扫声纳图像进行分割,并将分割结果与其他5种聚类算法的分割结果进行比较,对比分析每种算法的分割精度和运算时间。结合中值滤波的FCM算法的分割精度和运算时间均优于传统的FCM算法和结合均值滤波的FCM算法,其中结合组合邻域中值滤波的FCM算法的运算速度较快,分割精度略高于结合传统中值滤波的FCM算法。结论 结合组合邻域中值滤波的FCM算法在对侧扫声纳图像进行分割时,具有较强的抗噪性、实时性和较强的边缘保持能力。     

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。     

Optimal-selection-based suppressed fuzzy c-means clustering algorithm with self-tuning non local spatial information for image segmentation

Suppressed fuzzy c-means clustering algorithm (S-FCM) is one of the most effective fuzzy clustering algorithms. Even if S-FCM has some advantages, some problems exist. First, it is unreasonable to compulsively modify the membership degree values for all the data points in each iteration step of S-FCM. Furthermore, duo to only utilizing the spatial information derived from the pixel’s neighborhood window to guide the process of image segmentation, S-FCM cannot obtain satisfactory segmentation results on images heavily corrupted by noise. This paper proposes an optimal-selection-based suppressed fuzzy c-means clustering algorithm with self-tuning non local spatial information for image segmentation to solve the above drawbacks of S-FCM. Firstly, an optimal-selection-based suppressed strategy is presented to modify the membership degree values for data points. In detail, during each iteration step, all the data points are ranked based on their biggest membership degree values, and then the membership degree values of the top r ranked data points are modified while the membership degree values of the other data points are not changed. In this paper, the parameter r is determined by the golden section method. Secondly, a novel gray level histogram is constructed by using the self-tuning non local spatial information for each pixel, and then fuzzy c-means clustering algorithm with the optimal-selection-based suppressed strategy is executed on this histogram. The self-tuning non local spatial information of a pixel is derived from the pixels with a similar neighborhood configuration to the given pixel and can preserve more information of the image than the spatial information derived from the pixel’s neighborhood window. This method is applied to Berkeley and other real images heavily contaminated by noise. The image segmentation experiments demonstrate the superiority of the proposed method over other fuzzy algorithms.     

An automatic fuzzy c-means algorithm for image segmentation

Fuzzy c-means (FCM) algorithm is one of the most popular methods for image segmentation. However, the standard FCM algorithm must be estimated by expertise users to determine the cluster number. So, we propose an automatic fuzzy clustering algorithm (AFCM) for automatically grouping the pixels of an image into different homogeneous regions when the number of clusters is not known beforehand. In order to get better segmentation quality, this paper presents an algorithm based on AFCM algorithm, called automatic modified fuzzy c-means cluster segmentation algorithm (AMFCM). AMFCM algorithm incorporates spatial information into the membership function for clustering. The spatial function is the weighted summation of the membership function in the neighborhood of each pixel under consideration. Experimental results show that AMFCM algorithm not only can spontaneously estimate the appropriate number of clusters but also can get better segmentation quality.     

结合FCMS与变分水平集的图像分割模型

提出了一个结合融合空间约束的模糊C均值（Fuzzy C means with spatial constraints,FCMS）聚类与变分水平集的图像模糊聚类分割模型.在该模型中引入了一个基于图像局部信息和空间信息的外部模糊聚类能量,从而可以获取精确的局部图像的空间特征,使得本文模型对噪声图像的聚类分割具有较强的鲁棒性.采用不同类型的实验图像,将本文模型与10个不同类型的图像分割模型进行了对比实验,实验结果显示本文模型能克服图像中噪声影响并取得较满意的聚类分割结果.     

核空间隐马尔可夫随机场图像模糊聚类

针对模糊C均值算法未考虑图像邻域信息,导致其分割效果不好的不足,结合隐马尔可夫随机场和高斯核函数,提出核空间隐马尔可夫随机场模糊C均值聚类算法。引入隐马尔可夫随机场,在目标函数中引入像素的空间邻域信息,使得分割算法对噪声鲁棒性增强;引入核函数,将样本点非线性变换映射到高维特征空间,增强图像分割的抗干扰能力,保持图像的细节信息。对标准灰度图像添加噪声,用以验证算法的性能。视觉效果及分割图像的峰值信噪比均显示,改进算法具有更好的抗噪能力。     

一种融合邻域信息的模糊C-均值图像分割算法

模糊C-均值算法（fuzzy C-means,FCM）对图像噪声敏感,只考虑了图像数值信息而忽略了邻域空间信息,造成最终的图像分割结果不精确。为了克服FCM存在的问题,将图像局部信息与非局部信息融入到多测度模型中,扩充了原本聚类的单一测度。另外将先验概率引入隶属度矩阵中,使得每次迭代前,隶属度矩阵中像素点的邻域信息都被充分考虑,最后添加一个邻域隶属度惩罚项修正聚类结果。实验证明:该算法对噪声鲁棒性强,能够获得较为理想的图像分割效果。     

结合小波变换和改进邻域权值的FCM算法

针对改进的模糊C均值聚类算法在进行图像分割时构建的邻域权值函数未能同时考虑空间结构信息和灰度值域信息,而导致对噪声敏感及边缘纹理信息的处理粗糙的问题,提出了一种结合小波变换和改进邻域权值的FCM算法.该算法首先在原始灰度图像的基础上进行小波多分辨率分析的自适应阈值去噪处理;然后在重构图像上结合双边滤波的思想构建一个基于图像块局部空间邻域信息和灰度值域信息的改进邻域权值函数.实验结果表明,该算法比传统FCM算法以及FCM的改进算法有更高的分割精确度,对强噪声更具鲁棒性,图像边缘也更加平整.