一种新的红外图像快速分割方法研究

研究红外图像目标分割快速优化问题。在高分辨率红外图像的分割中,红外图像存在数据量大、目标的边缘模糊和噪声较大等导致分辨率低和实时性差。为了快速准确分割,提出基于低尺度分割阈值预测的快速红外图像分割方法(LFIRS)。首先建立尺度阶数计算模型以确定保留原始红外图像目标基本信息所需的最小尺度,在分析多尺度过程对具有目标/背景强相关特性的红外图像进行分割阈值,建立多尺度红外图像分割阈值的相关模型(CLM),结合经典二维阈值法得到的最低两个尺度的阈值CLM模型参数,可以通过CLM模型与最小尺度的快速获取原始尺度的分割阈值,实现红外图像的快速分割。实验结果表明,改进方法提高了图像分辨和分割速度,且改善了分割效果。     

改进的交互式Otsu红外图像分割算法

为提高红外图像中目标分割的精度和抗噪性能,提出了一种改进的交互式Otsu图像分割算法。采用图像信息熵特征和类间方差特征对经典Otsu算法的阈值判别函数进行改进,获得的最优阈值能较好地将目标从背景中分割出来,且具有良好的边缘保持效果,提高了算法的分割精度。同时,针对红外图像目标单一的特点,采用交互式粗分割的思路,先在红外图像中提取包含目标的局部封闭区域,进而在提取的区域内进行改进的Otsu分割。通过对红外图像激光光斑目标提取过程的实验结果表明：改进的Otsu分割算法大大降低了背景噪声对分割算法的影响,提高了抗噪性能与分割精度,且最大程度地减少分割算法的运算量,并较好地保持了目标模糊边缘,分割效果优于传统的Otsu算法和相关的改进Otsu算法。     

应用模糊增强及均值漂移实现红外目标分割

针对复杂环境下红外图像信噪比和对比度低,边缘模糊,目标分割困难的情况,提出一种基于模糊增强和均值漂移图像滤波的红外目标分割方法。首先定义新的隶属度函数,运用模糊集理论进行红外图像增强,避免了传统模糊增强算法的弊病,有效提高目标与背景的对比度;之后利用ICI（交叉置信区）规则确定均值漂移的带宽参数,提出一种新的自适应带宽均值漂移图像滤波方法,实现图像的进一步平滑和聚类;最后利用自适应阈值实现红外目标分割。实验结果表明,算法能够正确有效地分割出复杂环境下的红外目标,并且很好地保持了目标的轮廓细节。     

基于红外可见光图像配准的电力设备分割算法

电力设备故障会导致变电站大范围停电,造成巨大损失。根据电力设备运行时会发热的特点,提出一种基于红外可见光图像配准的电力设备分割方法,便于进行故障检测。该方法首先利用结构化随机森林对电力设备的红外和可见光图像进行边缘检测,构建可见光边缘图像的多尺度高斯金字塔,然后结合归一化互信息对红外和可见光图像进行配准,对红外图像进行Otsu阈值分割,结合配准结果分割出可见光图像中的电力设备。实验结果表明,该算法能精确地实现配准及分割,具有一定实用性。     

基于边缘检测的SAR图像自适应区域分割

受相干斑噪声影响,合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像成像质量低,目标判读困难。针对传统方法对SAR图像分割存在噪声敏感、细节缺失、过度分割等问题,提出一种基于边缘检测的SAR图像自适应区域分割方法。首先引入双边滤波构建级联滤波器,对SAR图像进行保边抑噪;然后建立基于纹理复杂度的阈值估算模型,实现阈值自适应目标SAR图像边缘检测;最后提出基于边缘特征的自适应区域生长分割方法,较好解决了传统区域生长算法对SAR图像分割时出现的过度生长和过度分割之间的矛盾问题。该方法综合利用了SAR图像二维熵、边缘灰度信息、区域灰度信息,实现了对单极化目标SAR图像的自动分割。实验表明,相较于其他传统分割方法,该方法保边抑噪能力更强,目标细节检测更准确,较好解决了SAR图像过分割问题。     

边缘和区域多阶段结合的图像分割

基于局部灰度的边缘检测和基于全局灰度统计的阈值分割是两种最要的图像分割方法.针对这两种方法单独使用时得不到理想分割结果的问题,提出一种边缘和区域多阶段结合的策略,利用边缘像素的灰度确定子区域分割阈值,将边缘和区域边界距离评估作为子区域递归分割的终止条件,最后叠加边缘图修订区域分割结果.实验表明,本文方法对于目标灰度不均的细胞图像能获得理想的分割效果.     

基于遗传算法的自适应聚类图像阈值分割方法

文中针对复杂背景条件下的红外图像分割问题,将遗传算法引入最大类间方差法中,同时结合人类视觉感知原理,探讨了一种新的多阈值图像分割方法即基于遗传算法的图像阈值分割方法,该算法引入了一个自动判别且时空可变的目标背景条件和调整最佳分割区域的步骤,提高了分割算法的质量及鲁棒性,克服了传统阈值方法在图像分割中的局限性。通过计算机仿真实验,验证了该方法的有效性。     

一种双阈值红外行人分割方法

针对红外图像中行人与环境灰度值相差小、在分割时容易产生错误分割的问题,提出一种双阈值的红外行人分割方法。通过统计方差求解整个图像的全局阈值,对图像进行预分割。设计一种十字形滑动窗口对图像进行扫描,对初始分割得到的目标区域,利用统计方差求解每个像素的局部阈值。使用分类公式将该像素分类为目标或背景区域,得到二值图像。实验结果表明,该方法能提高分割的精确性,对行人的分割效果较好。     

基于局部期望阈值分割的图像边缘检测算法

传统图像边缘特征检测通过梯度算子卷积计算获取梯度图,并根据梯度变化情况设定阈值得到边缘信息,但图像的各局部区域梯度变化不均匀,采用统一阈值分割边缘信息往往会造成获取的边缘信息不准确。本文提出一种基于图像局部区域期望的自适应阈值方法,首先采用Sobel算子获取图像梯度矩阵,然后将梯度矩阵分割为多个子区域,并计算每个子区域的局部期望作为该区域阈值,进行边缘特征提取。实验表明,提出的方法提高了图像主要目标物边缘特征的识别度,区域边缘信息划分准确。     

一种基于改进的形态学红外图像边缘检测算法

针对红外图像边缘模糊和非均匀性噪声强的特点,提出了一种阈值分割与形态学相结合来提取红外图像特征的方法,对红外图像进行边缘提取。仿真实验结果表明：该方法能够清晰、有效的提取红外图像的边缘,改善图像质量,是一种有效的边缘检测方法,具有较好的实用性。     

无需先验知识的红外显著性目标分割评价准则

为了在无先验知识的情况下,客观评价红外图像中显著性目标分割效果,文中提出一种无需先验知识的红外目标分割评价准则。针对红外图像中显著目标的特性,建立3种评价指标:局部视觉亮度差指标、全局视觉显著性指标和亮度波动性指标,这3种指标分别对应于分割前景局部区域的视觉亮度对比度、分割前景在全局背景下的视觉显著程度和分割前景内部亮度的一致性程度。综合3种指标,建立红外目标分割的评分准则。实验证明文中准则的评价结果能较好地符合主观人眼视觉感知与客观实际,适用于无先验知识的红外目标分割评价。     

Color image segmentation based on mean shift and normalized cuts.

In this correspondence, we develop a novel approach that provides effective and robust segmentation of color images. By incorporating the advantages of the mean shift (MS) segmentation and the normalized cut (Ncut) partitioning methods, the proposed method requires low computational complexity and is therefore very feasible for real-time image segmentation processing. It preprocesses an image by using the MS algorithm to form segmented regions that preserve the desirable discontinuity characteristics of the image. The segmented regions are then represented by using the graph structures, and the Ncut method is applied to perform globally optimized clustering. Because the number of the segmented regions is much smaller than that of the image pixels, the proposed method allows a low-dimensional image clustering with significant reduction of the complexity compared to conventional graph-partitioning methods that are directly applied to the image pixels. In addition, the image clustering using the segmented regions, instead of the image pixels, also reduces the sensitivity to noise and results in enhanced image segmentation performance. Furthermore, to avoid some inappropriate partitioning when considering every region as only one graph node, we develop an improved segmentation strategy using multiple child nodes for each region. The superiority of the proposed method is examined and demonstrated through a large number of experiments using color natural scene images.     

基于HOG和E-SVM的服装图像联合分割算法

针对目前服装图像分割准确率低的问题,提出一种基于HOG特征和E-SVM分类器的服装图像联合分割算法。该算法具体可分为三个迭代的步骤：超像素组合、E-SVM分类器训练、分割传播,并用到辅助数据集。将用户输入的图像结合辅助服装集进行超像素分割,并利用分割传播方法将超像素组合成多个区域。利用分割效果积极的区域的HOG信息训练E-SVM分类器。通过E-SVM分类器以及分割传播方法将输入的图像中的服装分割出来。实验结果表明,该方法能够高准确率地分割出服装图像。     

基于多层水平集函数的三维多相图像分割

多相图像分割通常利用多个水平集函数分别定义不同区域的特征函数,其极值求解问题需要对多个函数分别求极值,计算效率较低。针对三维多相图像,提出一种改进的变分水平集模型,采用一个多层水平集函数的n层水平集隐式曲面,将图像划分为n个区域,通过对一个水平集函数求极值,实现三维多相分段常值图像的快速分割与重建。将能量泛函表达为数据项和规则项,借助规则化Heaviside函数设计区域划分的通用特征函数,采用Split-Bregman投影方法进行能量最小化求解。实验结果表明,该模型可以有效地实现三维多相图像分割,与Chan-Vese模型相比,其迭代步数较少,分割速度较快。     

基于多代表点近邻传播的大数据图像分割算法

基于多代表点近邻传播聚类算法,提出一种有效的大数据图像的快速分割算法。 该算法首先运用均值漂移算法将彩色图像分割成很多小的同质区域,然后计算每个区域中所有 像素的颜色向量平均值,并用区域数目代替原图像像素点数目,选用区域间的距离作为相似度 的测度指标,最后应用多代表点近邻传播聚类算法在区域相似度矩阵上进行二次聚类,得到最 终的图像分割结果。实验结果证明,提出的算法在大数据图像的分割中取得了较为满意的分割 效果,且分割效率较高。     

Integrating Spatio-temporal Information in Image Sequence Analysis to Enforce Consistency of Interpretation

We present a technique of image-sequence analysis which ensures consistency of interpretation in terms of the classification of segmented regions, both spatially within an image and temporally through a sequence of forward-looking infrared images taken from a low-flying aircraft. The technique is based on classical relaxation labeling techniques but is novel in that it treats segmented regions assingle entitiesthat have both spatial and temporal neighbors. This enables classification probabilities both to be propagated through the sequence and to be used in the minimization of the Kullback entropy of information. Sample results are shown from the application of the method to a 12-s sequence of infrared images that have been segmented using co-occurrence-based techniques. For completeness, the paper also describes the whole analysis algorithm including segmentation, texture analysis using discrete Hermite functions, and classification using neural network techniques. © British Crown copyright 1998. Published with the permission of the Defence Evaluation and Research Agency on behalf of the Controller of HMSO.     

Multiresolution-based watersheds for efficient image segmentation

This paper presents an efficient method for image segmentation based on a multiresolution application of a wavelet transform and watershed segmentation algorithm. The procedure toward complete segmentation consists of four steps: pyramid representation, image segmentation, region merging and region projection. First, pyramid representation creates multiresolution images using a wavelet transform. Second, image segmentation segments the lowest-resolution image of the pyramid using a watershed segmentation algorithm. Third, region merging merges the segmented regions using the third-order moment values of the wavelet coefficients. Finally, the segmented low-resolution image with label is projected into a full-resolution image (original image) by inverse wavelet transform. Experimental results of the presented method can be applied to the segmentation of noise or degraded images as well as reduce over-segmentation. In addition, we applied our method to human face detection with accurate and closed boundaries.     

NeTra: A toolbox for navigating large image databases

We present here an implementation of NeTra, a prototype image retrieval system that uses color, texture, shape and spatial location information in segmented image regions to search and retrieve similar regions from the database. A distinguishing aspect of this system is its incorporation of a robust automated image segmentation algorithm that allows object- or region-based search. Image segmentation significantly improves the quality of image retrieval when images contain multiple complex objects. Images are segmented into homogeneous regions at the time of ingest into the database, and image attributes that represent each of these regions are computed. In addition to image segmentation, other important components of the system include an efficient color representation, and indexing of color, texture, and shape features for fast search and retrieval. This representation allows the user to compose interesting queries such as “retrieve all images that contain regions that have the color of object A, texture of object B, shape of object C, and lie in the upper of the image”, where the individual objects could be regions belonging to different images. A Java-based web implementation of NeTra is available at http://vivaldi.ece.ucsb.edu/Netra.     

红外人体图像模糊Renyi熵快速分割

针对红外人体图像目标与背景对比度低、边缘模糊、细节分辨能力差等特点,以及通常情况下的实时性处理要求,提出了一种新的有效分割方法。基于Renyi熵原理,构造了一种广义模糊熵——模糊Renyi熵;为了较快地获得分割阈值,基于混沌理论设计了一种混沌模拟退火算法,用于最佳分割阈值的搜索;把提出的模糊熵与混沌模拟退火算法相结合用于红外人体图像分割,并与几种著名的图像阈值分割方法进行了比较。实验结果表明,用该方法对红外人体图像进行分割,能得到较满意的分割结果,与其他方法相比,鲁棒性较好;对具有256级灰度的图像进行分割,其CPU耗时约为0.8 s,满足了红外人体图像分割的精确、实时性要求。     

基于语义分割的红外和可见光图像融合

红外图像即使在低光照条件下,也能根据热辐射的差异将目标与背景区分开来,而可见光图像具有高空间分辨率的纹理细节,此外,红外和可见光图像都含有相应的语义信息.因此,红外与可见光图像融合,需要既保留红外图像的辐射信息,也保留可见光图像的纹理细节,同时,也要反映出二者的语义信息.而语义分割可以将图像转换为带有语义的掩膜,提取源图像的语义信息.提出了一种基于语义分割的红外和可见光图像融合方法,能够克服现有融合方法不能针对性地提取不同区域特有信息的缺点.使用生成式对抗神经网络,并针对源图像的不同区域设计了2种不同的损失函数,以提高融合图像的质量.首先通过语义分割得到含有红外图像目标区域语义信息的掩模,并利用掩模将红外和可见光图像分割为红外图像目标区域、红外图像背景区域、可见光图像目标区域和可见光图像背景区域;然后对目标区域和背景区域分别采用不同的损失函数得到目标区域和背景区域的融合图像;最后将2幅融合图像结合起来得到最终融合图像.实验表明,融合结果目标区域对比度更高,背景区域纹理细节更丰富,提出的方法取得了较好的融合效果.