结合最大方差比准则和PCNN模型的图像分割

脉冲耦合神经网络（PCNN）模型在图像分割方面有着很好的应用。在各项参数确定的情况下,其分割结果的好坏取决于循环迭代次数的多少,而PCNN模型自身无法实现迭代次数的自动判定。为此提出一种结合最大方差比准则的PCNN迭代次数自动判定算法,用于实现图像的自动分割。算法利用最大方差比准则找到图像的最优分割界限,确定PCNN的迭代次数,获得最优图像分割结果,然后利用最大香农熵准则验证分割结果。实验表明：提出的算法实现了PCNN迭代次数的自动判定,提高了PCNN的迭代速度,运行效率优于基于2D-OTSU和基于交叉熵的自动分割算法,图像分割效果良好。     

一种参数自动寻优的PCNN图像分割算法

利用粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization,PSO）具有对参数自动寻优的优势,将PSO和脉冲耦合神经网络（Pulse Couled Neural Network,PCNN）相结合,并以改进的最大类间方差准则函数为适应度函数,提出了一种能进行参数自动寻优的PCNN图像自动分割算法。实验仿真结果验证了该方法的有效性,即不仅可以正确地实现图像分割,而且PCNN的参数可以自动设置省去了人工实验的麻烦,同时分割速度也有所提高。     

基于微粒群算法和脉冲耦合神经网络的图像分割算法

脉冲耦合神经网络（Pulse Coded Neural Network,PCNN）在图像处理中得到了十分广泛的应用,但是其多个参数的设置给实际应用造成很大的困难。尤其是在图像分割中,不同类型的图像要求不同的分割参数,不同的参数对图像分割的结果影响很大。而微粒群优化算法（Partide Swarm Optimization,PSO）具有对参数自动寻优的优势,为此,将PSO和PCNN相结合,以改进的最大熵函数为适应度函数,提出了一种基于PSO和PCNN算法的图像自动分割算法。实验仿真结果验证了该方法的有效性,即不仅可以正确地实现图像分割,而且参数可以自动设置,省去了人工实验的麻烦,同时分割速度也有所提高。     

结合PCNN和自适应DGA算法的视网膜血管分割

为辅助诊断眼底疾病,提出一种眼底图像血管自动分割方法。首先利用对比度受限制的自适应直方图均衡化（CLAHE）技术与二维高斯匹配滤波器增强血管与背景对比度;然后利用自适应分布式遗传算法（ADGA）对PCNN参数设置自动寻优,将寻优得到的参数用于PCNN血管分割;最后采用面积滤波和区域连通性方法对分割结果进行后处理,得到优化后的血管检测结果。通过在国际上公认的彩色眼底图像库STARE中的实验结果表明,相比于利用传统的DGA算法对PCNN参数寻优,所提方法将分割的平均准确度从0.929?3提高到0.945?4,具有更高的鲁棒性、有效性和可靠性。     

铁谱图像典型磨粒自动提取方法研究

为了提高铁谱分析自动化程度,结合脉冲耦合神经网络（PCNN）和数学形态学,提出了一种铁谱图像典型磨粒自动提取方法。利用综合色距函数将彩色铁谱图像三通道问题转化为单通道问题,使分割问题简化;利用简化PCNN间接实现铁谱图像分割,并采用数学形态学对获得的二值图像进行处理;运用数学形态学中连通域提取算法自动提取图像中的典型磨粒。实验结果表明：与其他方法相比,该方法能快速有效地分割铁谱磨粒图像,并实现铁谱图像中典型磨粒的自动提取。     

群智能算法优化的结合熵的最大类间方差法与脉冲耦合神经网络融合的图像分割算法

针对最大类间方差准则下的图像分割结果携带原图信息量不足、实时性差和脉冲耦合神经网络（PCNN）模型中循环迭代次数难以确定的问题,提出了群智能算法优化的结合熵的最大类间方差法（OTSU-H）与PCNN融合的自动图像分割算法。首先,充分利用图像的灰度分布信息和相关信息,将图像信息中冗余度、竞争性以及互补性有效地融合,构造二维和三维观测空间,提出了OTSU-H准则的快速递归算法;其次,将快速递推算法的目标函数分别作为布谷鸟搜索（CS）算法、萤火虫算法（FA）、粒子群优化（PSO）算法和遗传算法（GA）四种群智能算法的适应度函数;最后,将优化之后的OTSU-H引入PCNN模型中自动获取循环迭代次数。实验结果表明,与原始的最大类间方差法（OTSU）、最大熵准则以及基于图论分割、像素的聚类分割和候选区域语义分割的图像分割算法相比,所提算法具有较好的图像分割效果,同时降低了计算复杂度,节约了计算机的存储空间,具有较强的抗噪能力。所提算法时间损耗少、不需要训练的特性使得算法的运用范围较广。     

基于生物视觉特性的红外与可见光图像融合方法

脉冲耦合神经网络PCNN以其在图像分割、目标识别等领域的独特优势而成为当前的研究热点。本文对其在红外与可见光图像融合领域的应用进行了研究,并针对传统脉冲耦合神经网络参数无法自动设定的难题,提出了基于修正PCNN的参数自动设定方案。针对可见光与红外图像融合的大量实验结果表明,本文方法无论在主观视觉效果还是客观评价参数上均明显优于基于多分辨分析的融合算法,对于拓宽PCNN的应用领域有一定价值。     

一种基于交叉熵的改进型PCNN图像自动分割新方法

脉冲耦合神经网络(PCNN)是20世纪90年代形成和发展的一种新型神经网络。为了自动地进行精确的图像分割，在基于图像处理的前提下，对现有的PCNN模型进行了改进，即从原始图像与分割图像的目标之间、背景之间的差异性出发，提出了一种基于最小交叉熵准则的改进型PCNN图像分割新方法。通过计算机仿真，该方法能够自动确定循环迭代次数和自动选取最佳阈值，并与基于最大香农熵的PCNN分割方法进行了比较。实验结果表明，该方法优于香农熵准则PCNN分割，其不仅对图像分割精度高，而且具有较强的适用性。     

一种基于QPSO的脉冲耦合神经网络参数的自适应确定方法

针对目前脉冲耦合神经网络(PCNN)神经元模型中的参数主要通过人工定义的问题,提出一种基于量子微粒群优化(QPSO)算法的PCNN参数自动确定方法,并分析该算法的时间复杂度。该方法利用PCNN分割后的图像熵作为QPSO算法的适应度函数,在解空间中自动搜索PCNN中待确定参数的最优值,提供一种PCNN神经元模型中的参数自动确定方法。将该方法应用于图像分割时,以互信息量作为图像分割评价标准。仿真结果表明文中方法实现正确的图像分割,其性能优于Otsu方法、人工调整PCNN参数方法、遗传算法优化方法和微粒群优化方法,表现出较好的鲁棒性。     

PCA与PCNN结合的遥感图像分割方法

提出了一种基于主分量分析（PCA）与脉冲耦合神经网络（PCNN）结合的遥感图像分割方法。通过对图像在每个像素的邻域的基础上进行主分量分析,产生每个图像像素的特征向量,再用PCNN对得到的特征图像进行点火分割。实验结果表明,与传统方法比较,该算法在分割结果、实时性以及稳健性方面具有较强的优越性。     

PCNN和最大相关准则相结合的图像分割方法

脉冲耦合神经网络（PCNN）是有着生物学背景的新一代人工神经网络,在图像分割方面体现了优异的性能。PCNN模型在参数估计和阈值迭代方面的问题还有待解决。将一维最大相关准则和二维最大相关准则相结合来估计神经元参数,实现了图像分割的自动化并降低了运算的复杂性。仿真结果表明,该方法在分割图效果和运算复杂度方面都得到了提高,具有较好的实用性。     

结合NSST与GA参数优化PCNN图像融合

针对传统多尺度融合算法不具平移性、融合效果较差以及PCNN参数设置复杂等问题,提出了一种结合非下采样剪切波变换（NSST）与遗传算法（GA）优化脉冲耦合神经网络（PCNN）参数的图像融合方法,将融合指标（互信息[MI]、边缘信息保留度[QAB/F]、熵[EN]、空间频率[SF]、图像标准差[STD]和图像平均梯度[AG]）的最大值设为GA优化算法的目标函数,从而获得最优解对PCNN的链接强度、阈值等参数进行优化。首先利用NSST对图像进行多尺度分解,其次高频采用空间频率引导PCNN进行融合,低频采用改进拉普拉斯能量和（SML）进行融合,最后进行NSST逆变换得到最终的融合图像。根据主观评价与客观评价指标对多聚焦图像、医学图像和红外及可见光图像的融合效果进行评价分析。实验结果表明,该算法在客观评价指标上优于其他算法,有较好的融合效果。     

基于PCNN和果蝇优化算法的自适应图像融合

针对脉冲耦合神经网络（Pulse Coupled Neural Networks,PCNN）中参数选取不易确定的不足,提出一种基于脉冲耦合神经网络和果蝇优化算法（Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA）的自适应图像融合算法。利用FOA的全局搜索能力,以平均结构相似度作为FOA的适应度函数,对PCNN的4个参数[β、][Vθ、][αL]和[αθ]进行自适应设定;结合最大化原则,采用PCNN对源图像进行融合。实验结果表明,该算法在主观视觉效果和客观评价指标上优于其他融合算法。     

基于改进引导滤波与DCPCNN的图像融合方法

针对红外图像与可见光图像融合易产生边缘信息缺失,目标不够突出等问题,将引导滤波的保持边缘特性与双通道脉冲耦合神经网络（DCPCNN）的非线性耦合调制特性相结合,提出一种基于改进引导滤波与DCPCNN的红外与可见光图像融合算法。该方法首先选取非下采样剪切波变换将图像进行分解,获得高低频分量;对低频分量的融合是利用改进空间频率作用DCPCNN输入激励,且其链接强度由表征图像信息的平均梯度自适应调整来确定;高频分量融合是利用局部平均梯度与区域方差自适应加权,而后采用改进的引导滤波进行平滑处理实现空间一致性;最后,对分别处理后的各分量经过非下采样剪切波变换可逆变换获取融合图像。针对典型背景目标和复杂背景目标两类实验结果表明,与经典的曲波变换、双树复小波变换、非下采样轮廓波变换和非下采样剪切波变换等方法相比,该算法可以有效综合图像的优势信息,且在平均梯度、标准差、空间频率、相关系数等方面具有更高的优势。     

Shearlet与改进PCNN相结合的图像融合

为提高多聚焦和医学图像融合的性能,提出了一种基于Shearlet变换的新型图像融合算法。与小波变换类似,Shearlet具有简单的数学结构,这使其可以很方便地和多分辨分析关联起来。在对一幅图像作Shearlet变换时,可以将其在任意尺度和方向上进行解构,因而Shearlet比传统小波可以捕获更多的方向和其他几何信息。所以对于图像融合来说,Shearlet是一种很好选择。对于Shearlet子带系数的选择,采用了一种改进的PCNN的点火幅度来得到融合策略,而不是传统PCNN方法中的点火次数,点火幅度通过一个Sigmoid函数来得到。并且采用改进拉普拉斯能量和(SML)这一有效的聚焦度量作为PCNN的输入,以提高其性能。实验结果表明,该方法在视觉效果和客观评价指标上都要优于小波和非下采样Contourle(tNSCT)方法。     

基于PCNN的迷宫路径搜索的评估函数优化研究

在前人对PCNN模型的研究及应用的基础上,结合启发式的搜索策略--A*搜索策略,设计了基于改进型的PCNN迷宫智能优化算法,并将其应用解决实际迷宫问题。主要工作为：（1）通过对PCNN模型内在机理的研究,并根据PCNN的自身特点,选择合适的模型参数以适合求解迷宫最短路径问题。（2）选择与改进了的PCNN模型相结合的A*搜索算法,并证明该算法是可靠的,具有一定的自适应能力和所求得的解是最优解。（3）通过IEEE标准迷宫和MATLAB平台,对该算法的评估函数进行设计、仿真和验证等,不仅论证了（2）的结论,同时也论证了该算法的高效性。相关研究工作的实验结果表明,该算法不仅可以尽快找到目标,而且可以在相对少的搜索区域里得到相对满意的路径。     

一种基于边缘检测的医学图像增强方法

现在是用数字图像进行临床诊断的时代。文章提出了一种结合非采样轮廓波变换（NSCT）和脉冲耦合神经网络（PCNN）优点的肿瘤检测方法。该方法首先分别对一组正常人的脑部CT和MRI图像及一位40岁酗酒男性的脑部MRI和PET图像施行三次样条插值配准,并进行非采样轮廓波变换获取其高频和低频信息。将低频子带系数输入PCNN神经元经计算获得融合图像低频系数,对于高频部分对比度被用于激化PCNN网络。最后经逆NSCT变换生成融合图像,并将该图像用Canny算子进行边缘检测。结果显示第一组的融合图像中高密度组织得到了增强并减少了像素扭曲且肿瘤组织能被检测,第二组的融合图像清晰显示了脑部解剖结构同时壳核、尾状核也到得了明确定位。由于非采样轮廓波变换优良的方向性和几何表达能力,该方法能够为外科医生提供精确的肿瘤定位方案。     

类肤色背景下的人脸追踪改进算法

针对人脸追踪过程中,基于目标色彩特征的CamShift（continuously adaptive mean-shift）算法受类肤色背景干扰所导致的搜索框偏移及尺寸异常问题,提出了一种结合肤色分割及追踪监测机制的人脸追踪改进算法。在YCbCr色彩空间的Cb、Cr分量内采用非参数肤色分割模型及SVM（support vector machines）构建特定于当前视频序列的联合肤色分割模型,以由粗至细的方式去除视频帧中类肤色背景。随后,在Cr分量内构建CamShift算法色彩直方图并进行人脸追踪。考虑在追踪过程中,当场景或光照强度改变时易出现的联合肤色分割模型及CamShift算法色彩直方图失效问题,采用拉依达准则（pauta criterion）判断追踪窗口内Cr分量均值的异常,当监测到异常值时即判定当前视频帧人脸追踪失败,使用Adaboost（adaptive boosting）算法构建的人脸检测器进行人脸复检并重构CamShift算法色彩直方图及联合肤色分割模型。在OTB-2015目标追踪数据集中进行测试,实验结果表明,所提算法在类肤色背景下相比原始CamShift算法对人脸目标的追踪精度更高;相比近几年的追踪算法则在具有良好追踪精度的同时速度优势明显。     

自适应PCNN与信息提取的红外与可见光图像融合

提出基于非采样Contourlet变换（NSCT）的红外与可见光图像融合方法,用于有效地保留目标信息与空间背景信息,提高融合图像的可观测性与视觉效果。首先,基于NSCT方法对红外与可见光图像进行第一次融合,采用自适应PCNN方法提取目标信息融合低频子带系数,采用区域方差取大的规则融合高频子带系数,通过逆NSCT得到初次融合图像。然后,通过信息提取,得到初次融合图像和源图像的边缘保持度与信息熵。最后,依据信息熵与边缘保持度,采用不同的融合策略对红外与可见光图像进行第二次融合。实验结果表明,所述方法从主观视觉效果和客观评价都优于几个流行的基于多尺度变换的图像融合方法,与基于NSCT融合图像对比,两组实验融合质量指标分别提高了261.06%、48.31%、5.15%、142.95%、21.62%和372.85%、54.62%、4.73%、163.07%、25.40%。融合图像不仅边缘等细节纹理更加清晰,且视觉上更符合人眼视觉特性。