基于改进谱聚类的图像分割算法

针对传统谱聚类算法应用于图像分割时仅采用特征相似性信息构造相似性矩阵,而忽略了像素分布的空间临近信息的缺陷,提出一种新的相似性度量公式--加权欧氏距离的高斯核函数,充分利用图像特征相似性信息和空间临近信息构造相似性矩阵。在谱映射过程中,采用Nystrom逼近策略近似估计相似性矩阵及其特征向量,大大减少了求解相似性矩阵的运算复杂度,降低了内存消耗。对得到的低维向量子空间采用一种新型的聚类算法--近邻传播聚类算法进行聚类,避免了传统谱聚类采用K-means算法对初始值敏感,易陷入局部最优的缺陷。实验表明该算法获得了比传统谱聚类算法更好的分割效果。     

基于量子遗传谱聚算法的聚类

在处理大数据集聚类问题上,谱聚算法因存在占用存储空间大、时间复杂度高的缺陷而难以推广,针对此问题,提出采用多次分割、向上向下双向收缩的QR算法求得特征值对应的特征向量来实现降维,并在此基础上构造映射空间上的样本来实现量子遗传谱聚算法的聚类。该方法通过映射为后续的量子遗传谱聚算法聚类提供低维的输入,而量子遗传算法具有快速收敛到全局最优并且对初始化不敏感的特性,从而可以获得良好的聚类结果。实验结果显示,使用该算法的聚类比谱聚算法、K-means算法、NJW算法等单一方法具有更好的收敛性、稳定性和更高的全局最优。     

一种改进的谱聚类彩色图像分割方法

提出一种改进的基于谱聚类的彩色图像分割方法,首先引入Levin's Affinity的权函数代替传统的高斯核函数建立相似矩阵来构造带权无向图,从而更精细地刻画出数据间的特征相似性;其次,采用线性映射将图嵌入到一个由部分特征向量生成的子空间中,使得数据映射到新的空间后也能较好的保留其在原空间中的结构;最后,在生成的子空间中用K均值聚类算法进行聚类从而为每个像素点分配类标签达到彩色图像分割的目的.与相关谱聚类算法进行图像分割的结果比较证实了改进算法的有效性和显著性.     

谱聚类集成的淋巴结超声图像分割算法

为了对低信噪比的超声图像进行有效分割,提出一种谱聚类集成的超声图像分割算法.首先用改进的全变差去噪模型对超声图像进行有效的去噪;然后用聚类集成的方法对去噪后的图像进行图像分割,基聚类器采用K均值算法,集成采用改进的谱聚类算法;最后用K均值算法对谱聚类集成的结果进行再次聚类,得到最终的集成聚类分割结果.实验结果表明,与现有的方法相比较,该算法分割效果更好.     

基于多空间多层次谱聚类的非监督SAR图像分割算法

提出了一种基于多层区域谱聚类的非监督SAR图像分割算法（multi-space and multi-hierarchical region based spectral clustering, MSMHSC）。该算法首先在特征与几何空间求距离, 快速获得初始过分割区域, 然后在过分割区域的谱空间上进行聚类, 最终实现非监督的SAR图像分割。该方法计算复杂度小, 无须训练样本, 使用层次化思想使其能更充分地利用SAR图像各类先验与似然信息。在MSTAR真实SAR数据集上的实验验证了该算法的快速性和有效性。     

一种基于粗糙集理论的谱聚类算法

谱聚类算法利用特征向量构造简化的数据空间,在降低数据维数的同时,使得数据在子空间中的分布结构更加明显.现有谱聚类算法的聚类结果多为精确集,而真实数据集中重叠现象广泛存在.基于粗糙集理论提出了一种新的谱聚类算法,其主要思想是对谱聚类算法进行粗糙集扩展,使得聚类结果成为具有下近似和上近似定义的、类与类之间存在重叠区域的结构.实验表明,该算法与现有的谱聚类算法相比,稳定性和准确率都有一定的提高.     

基于遗传优化谱聚类的图形分割方法

传统的谱聚类方法使用k-means达到最后的聚类目的。k-means对初始条件敏感,易陷入局部最优,从而导致传统的谱聚类方法应用到图像分割时效果不太理想。将遗传算法用于优化谱方法的聚类阶段,提出一种以遗传算法优化普聚类的图像分割方法(Image Segmentation Algorithm of Spectral Clustering Optimization Based on Genetic,ISCOG)。在合成图像与真实图像上的实验表明ISCOG算法极大地提高了谱聚类算法的稳定性和聚类质量,证明了ISCOG算法的优越性。     

基于SOM神经网和K-均值算法的图像分割

提出了一种基于SOM神经网络和K-均值的图像分割算法。SOM网络将多维数据映射到低维规则网格中,可以有效地用于大型数据的挖掘;而K-均值是一种动态聚类算法,适用于中小型数据的聚类。文中算法利用SOM网络将具有相似特征的象素S点映射到一个2-D神经网上,再根据神经元间的相似性,利用K-均值算法将神经元聚类。文中将该算法用于彩色图像的分割,并给出了经SOM神经网初聚类后,不同K值下神经元聚类对图像分割的结果及与单纯K-均值分割图像进行对比。     

改进的谱聚类算法在图像分割中的应用

为了消除传统的谱聚类图像分割算法存在的缺陷,提出一种改进的谱聚类图像分割算法.该算法提出余弦相似性加权矩阵,充分利用图像的纹理信息和空间临近信息构造相似性矩阵.在谱映射过程中,利用Nystr(o)m逼近策略估计相似性矩阵及其主特征向量.最后利用优化的K-means算法与优化的粒子群算法相结合的算法对得到的低维向量子空间进行聚类,避免直接采用K-means算法对初始值敏感,易陷入局部最优的缺点.实验证明该算法在运行时间和分割精度方面较传统谱聚类算法均有明显的提高.     

基于空间特征的谱聚类含噪图像分割

为克服传统谱聚类算法应用到含噪图像分割时易受到图像中噪声影响的问题,提出一种基于空间特征的谱聚类含噪图像分割算法。该方法利用图像各个像素的灰度信息、局部空间邻接信息及非局部空间信息设计像素的三维特征,通过引入空间紧致性函数建立像素特征点与其K个最近邻之间的相似性,进而利用谱聚类算法得到图像的最终分割结果。实验中采用含噪的人工图像、自然图像及合成孔径雷达图像与空间模糊聚类、规范切谱聚类和Nystrm方法3种算法进行对比实验,实验结果验证文中方法能克服图像中噪声影响并取得较满意的分割效果。     

基于半监督的超像素谱聚类彩色图像分割算法

近年来谱聚类算法被广泛应用于图像分割领域,而相似性矩阵的构造是谱聚类算法的关键步骤。 针对传统谱聚类算法计算复杂度高难以应用到大规模图像分割处理的问题,提出了基于半监督的超像素谱聚类彩色图像分割算法。该算法利用超像素将彩色图像进行预分割,利用用户提供的少量标记信息构造预分割区域的基于半监督的模糊相似性测度,利用该相似性测度构造预分隔区域的相似性矩阵并通过规范切图谱划分准则对预分割区域进行划分得到最终的图像分割结果。由于少量标记信息和模糊理论的引入,提高了传统谱聚类的分割性能,对比实验也表明该算法在分割效果和计算复杂度上都有较大的改善。     

区间模糊谱聚类图像分割方法

近年来谱聚类算法在模式识别和计算机视觉领域被广泛应用,而相似性矩阵的构造是谱聚类算法的关键步骤。针对传统谱聚类算法计算复杂度高难以应用到大规模图像分割处理的问题,提出了区间模糊谱聚类图像分割方法。该方法首先利用灰度直方图和区间模糊理论得到图像灰度间的区间模糊隶属度,然后利用该隶属度构造基于灰度的区间模糊相似性测度,最后利用该相似性测度构造相似性矩阵并通过规范切图谱划分准则对图像进行划分,得到最终的图像分割结果。由于区间模糊理论的引入,提高了传统谱聚类的分割性能,对比实验也表明该方法在分割效果和计算复杂度上都有较大的改善。     

基于核函数的谱嵌入聚类算法

谱嵌入聚类(SEC)算法要求样本满足流形假设,样本标签总是可以嵌入到一个线性空间中去,这为线性可分数据的谱嵌入聚类问题提供了新的思路,但该算法使用的线性映射函数不适用于处理高维非线性数据。针对这一问题,通过核化线性映射函数,建立了基于核函数的谱嵌入聚类(KSEC)模型,该模型既能解决线性映射函数不能处理非线性数据的问题,又实现了对高维数据的核降维。在真实数据集上的实验分析结果表明,使用所提算法后聚类正确率平均提高了13.11%,最高可提高31.62%,特别在高维数据上平均提高了16.53%,而且在算法关于参数的敏感度实验中发现算法的稳定性更好。所以改进后的算法对高维非线性数据具有很好的聚类效果,获得了比传统谱嵌入聚类算法更高的聚类准确率和更好的聚类性能。所提方法可以用于诸如遥感影像这类复杂图像的处理领域。     

改进的谱聚类图像分割方法

图像分割作为图像识别的一个重要处理步骤,但存在效果不理想或者计算复杂度过高的问题。提出一种新的灰度图像二值化的方法。该方法将Ncut作为谱聚类的量度,在计算该值时使用基于图像灰度级的权重矩阵,而非普通基于图像像素的权重矩阵。这样,计算复杂度和空间复杂度都明显降低。通过对实际场景中文本图像的实验,数据表明此方法在时间和系统开销方面比传统基于阈值的分割方法具有更优的性能。     

判别割(Dcut)的图像分割及其快速分割算法

谱聚类算法在模式识别和图像分割中得到了广泛应用。谱聚类算法能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解。采用一个新的谱聚类算法Dcut进行图像分割。Dcut完全满足聚类算法的一般准则:类内样本间的相似度大,类间样本的相似度小,因此Dcut在图像分割方面比Ncut具有更好的分组性能。为了克服Dcut分割速度慢,提出基于子空间的Dcut(SDcut)和基于分块的SDcut(BSDcut)两种快速算法。SDcut和BSDcut这两种快速算法具有Dcut的分组性能的同时,降低了分割图像的计算复杂度。通过对纹理图像和真实图像的分割,验证了新算法的有效性。     

基于颜色量化和密度峰聚类的彩色图像分割

彩色图像分割是簇绒地毯数字化制造的关键技术,图像的分割质量直接影响到后续的图像处理。为解决地毯的彩色图像分割问题,针对人眼在RGB颜色空间中感知不均匀的特性,提出了一种基于颜色量化和密度峰聚类的彩色图像分割算法。基于Lab颜色空间进行颜色量化,在HVC颜色空间中用NBS距离来衡量人眼对颜色差异的感知程度,采用改进的密度峰聚类算法自动确定聚类中心,从而分割地毯图案。实验结果表明,该算法能在不影响人眼感知的前提下得到颜色种类少且边缘清晰的地毯分割图像。     

基于超像素锚图二重降维的高光谱聚类算法

针对传统谱聚类算法难以应用于大规模高光谱图像,以及现有的改进谱聚类算法对大规模高光谱图像的处理效果不佳的问题,为降低聚类数据的复杂度,以降低聚类过程的计算成本从而多方面提升聚类性能,提出一种基于超像素锚图二重降维的高光谱聚类算法。首先,对高光谱数据进行主成分分析（PCA）处理,并针对高光谱图像的区域特性对其进行基于超像素切割的降维;其次,通过构造锚图的思想对上一步所得数据进行锚点的选取,并构建邻接锚图来实现二重降维,从而进行谱聚类;同时,为去除算法运行中人为调节参数的环节,在构建锚图时采用一种去除高斯核的无核锚图构造方式以实现自动构图。在Indian Pines数据集和Salinas数据集上的实验结果表明所提算法在保证可用性与低耗时的前提下可提高聚类的整体效果,从而验证了所提算法能提高聚类的质量与性能。     

基于改进的相似度度量的谱聚类图像分割方法

针对传统谱聚类图像分割方法存在分割准确度不够高的缺点,提出一种基于改进的相似度度量的谱聚类图像分割方法。该方法首先使用超像素分割算法将图像预分割为一定数目的超像素集合,并构建以超像素为节点的图;然后融合超像素的协方差描述子、颜色信息、纹理信息、梯度信息以及边缘信息作为超像素的特征来度量超像素间的相似性,进而得到超像素的相似度矩阵;最后使用NJW算法对超像素图进行分割。大量的实验结果验证表明,改进的分割方法在分割精度上优于目前存在的无监督分割方法,并且在交互式分割的模式下,该方法可以准确分割出用户指定的目标。