一种计算图象形态梯度的多尺度算法

分水岭变换是一种非常适用于图象分割的形态算子,然而,基于分水岭变换的图象分割方法,其性能在很大程度上依赖于用来计算待分割图象梯度的算法。为了高效地进行分水岭变换,提出了一种计算图象形态梯度的多尺度算法,从而对阶跃边缘和“模糊”边缘进行了有效的处理,此外,还提出了一种去除因噪声或量化误差造成的局部“谷底”的算法,实验结果表明,图象采用本文算法处理后,再进行分水岭变换,即使不进行区域合并,也能产生有意义的分割,因而极大地减轻了计算负担。     

一种改进的桥梁图像分水岭分割算法

针对传统分水岭分割方法存在的过分割问题,提出了一种改进的桥梁图像分水岭分割算法。该算法首先对桥梁裂缝图像进行高低帽形态学滤波,并运用多尺度梯度算子提取梯度图像,在分水岭变换之前使用自适应的标记提取方法对区域极小值进行标定,然后对初步分水岭分割的过分割区域使用改进fisher距离的区域合并算法进行合并,取散度作为停止度量。实验表明,该算法减少了分水岭算法的过分割现象,提高了桥梁图像分割的精确性,具有很好的鲁棒性和适应性。     

Multispectral image segmentation by a multichannel watershed‐based approach

Watershed transformation in mathematical morphology is a powerful morphological tool for image segmentation that is usually defined for greyscale images and applied to the gradient magnitude of an image. This paper presents an extension of the watershed algorithm for multispectral image segmentation. A vector‐based morphological approach is proposed to compute gradient magnitude from multispectral imagery, which is then input into watershed transformation for image segmentation. The gradient magnitude is obtained at multiple scales. After an automatic elimination of local irrelevant minima, a watershed transformation is applied to segment the image. The segmentation results were evaluated and compared with other multispectral image segmentation methods, in terms of visual inspection, and object‐based image classification using high resolution multispectral images. The experimental results indicate that the proposed method can produce accurate segmentation results and higher classification accuracy, if the scales and contrast parameter are appropriately selected in the gradient computation and subsequent local minima elimination. The proposed method shows encouraging results and can be used for segmentation of high resolution multispectral imagery and object based classification.     

自适应梯度重建分水岭分割算法

目的 针对灰度分水岭算法存在过分割且难以直接应用到彩色图像分割的问题,提出一种自适应梯度重建分水岭分割算法。方法 该方法首先利用PCA技术对彩色图像降维,然后计算降维后的梯度图像,并采用自适应重建算法修正梯度图像,最后对优化后的梯度图像应用分水岭变换实现对彩色图像的正确分割。结果 采用融合了颜色距离、均方差和区域信息的性能指标和分割区域数对分割效果进行评估,对不同类型的彩色图像进行分割实验,本文算法在正确分割图像的同时获得了较高的性能指标。与现有的分水岭分割算法相比,提出的方法能有效剔除图像中的伪极小值,减少图像中的极小值数目,从而解决了过分割问题,有效提升了分割效果。结论 本文算法具有较好的适用性和较高的鲁棒性。     

Watershed-based hierarchical SAR image segmentation

Watershed transformation is a powerful image segmentation tool recently developed in mathematical morphology. In order to segment images initially oversegmented by watershed transformation, two approaches are considered: one is the thresholding of the gradient image proposed by us which is capable of keeping more salient image contours; the other is the well known centroid linkage region growing algorithm which merges regions with certain statistical similarities. By choosing suitable thresholds in the two approaches, hierarchical image segmentation algorithms can be constructed. A Ratio of Averages (ROA) edge detector is proposed to replace the morphological edge detectors prior to watershed transformation when applied to Synthetic Aperture Radar (SAR) images. Applications to SAR agricultural image segmentation with these hierarchical segmentation algorithms are presented. It is demonstrated that the algorithms are efficient in the segmentation of the SARimages and appropriate for land use applications when the land cover is made up of individual plots.     

梯度分层重构的彩色图像分水岭分割

目的 现实生活中的彩色图像往往因噪声、色彩不均匀、有较多弱边界等问题的存在导致难以准确分割,结合分水岭变换与形态学重构的优势,提出了一种基于同态滤波与形态学分层重构的分水岭分割算法。方法 首先提取彩色图像的梯度图,接着对该梯度图采用同态滤波修正梯度图。然后利用形态学开闭重构的方法,对滤波后的梯度图进行分层重构。根据梯度图像的累积分布函数及滤波后的梯度像素直方图的分布信息,给出了梯度分层数的计算公式,同时确定了形态学结构元素尺寸。最后对修正后的梯度图像应用标准分水岭变换实现了图像分割。结果 对不同类型的4幅彩色图像进行分割实验,采用区域一致性与差异性相结合的综合指标对分割结果进行无监督评价。这4幅图像的综合评价指标分别为0.6333、0.6656、0.6293、0.6484,均高于文献中两种现有分水岭算法的指标值：0.6295、0.6641、0.6230、0.6454与0.5861、0.5907、0.5704、0.5852,分割性能较好。结论 提出一种新的彩色图像分割算法,应用同态滤波保留了图像的弱边界,采用自适应形态学重构,抑制了分水岭变换中过分割。算法的分割结果更加接近人眼对图像的感知,无论从评价指标还是分割性能看,均表现出色。算法对噪声不敏感,鲁棒性较好,可广泛应用于计算机视觉、交通控制、生物医学等方面的目标分割。     

Splitting touching cells based on concave-point and improved watershed algorithms

Splitting touching cells is important for medical image processing and analysis system. In this paper, a novel strategy is proposed to separate ellipse-like or circle-like touching cells in which different algorithms are used according to the concave-point cases of touching domains. In the strategy, a concave-point extraction and contour segmentation methods for cells in series and in parallel are used for the images with distinct concave points, and an improved watershed algorithm with multi-scale gradient and distance transformation is adopted for the images with un-distinct or complex concave points. In order to visualize each whole cell, ellipse fitting is used to process the segments. Experimental results show that, for the cell images with distinct concave points, both of the two algorithms can achieve good separating results, but the concave-point based algorithm is more efficient. However, for the cell images with unobvious or complex concave points, the improved watershed based algorithm can give satisfying segmenting results.     

结合位图切割和区域合并的彩色图像分割

就经典分水岭图像分割算法中存在的过分割问题，提出一种结合位图切割和区域合并的彩色图像分割算法。对原始彩色图像通过空域梯度算子求其梯度图像，并利用位图切割重建梯度图像；对新梯度图像进行分水岭预分割；对预分割图像基于异质性最小原则进行区域合并，并获得最终分割结果。相比于现有的同类方法，该算法引入位图切割，抑制噪声对分割结果的影响，在边缘模糊处分割准确，得到符合人类视觉的较小分割区域数目，同时在运行效率上提高。     

改进分水岭算法的彩色图像分割技术

针对传统的分水岭变换可能产生严重的过渡分割,提出的分水岭变换算法在梯度图中去除了无相关点,用梯度临界值控制分割函数式。实验结果显示该算法对具有不同特征的图像均可有效地改进分割的精确性。     

基于分水岭算法的作物病害叶片图像分割方法

为了提高作物病害叶片图像分割的准确性,采用了一种改进的基于标记的分水岭图像分割算法。首先,通过对二值图像进行距离变换和分水岭分割来获取背景标记,并通过提取数学形态学重建后的梯度图像中的区域极小值得到初步的前景标记,接着对前景标记进行进一步过滤,消除部分伪前景标记;然后,通过强制极小值方法将背景标记和前景标记叠加在梯度图像上;最后,对修改后的梯度图像进行分水岭变换。采用该方法对多幅黄瓜病害叶片进行图像分割,实验结果表明:该方法能够较好地将病斑部分分割出来,分割结果不受叶片纹理的干扰,平均分割正确率能够达到90%以上,具有一定的有效性和实用价值。     

基于链码的分水岭变换算法

为了快速准确地进行图像分割，通过对现有分水岭变换算法的分析，并借鉴图像处理中常用的链码思想，提出了基于链码的分水岭变换算法，并首先扩展了传统链码的定义，将其分为指出链码和指入链码；然后提出并阐述了利用链码实现分水岭变换的两个性质；最后给出了基于链码的分水岭变换算法的具体描述，并详细分析了新算法的时间和空间复杂度。实验结果表明，新算法具有较低的时间和空间复杂度，且变换结果更有利于后续的图像理解。     

相对颜色空间下梯度分层重构的分水岭分割

为了改善传统分水岭算法中的过分割现象,考虑到反射亮光对图像的干扰,提出了一种相对颜色空间下的梯度分层重构的分水岭分割算法。首先将彩色图像由RGB空间转换到与反射亮光无关的相对颜色空间;其次结合图像信息熵获得彩色图像的梯度图像;然后根据梯度直方图的分布信息,对梯度图像进行分层重构;随后采用形态学极小值标定技术对合并后的梯度图像进行强制标定;最后对修正后的图像进行分水岭分割。对不同类型的图像进行分割实验,实验结果显示该算法相比其他3种典型的分水岭算法在分割区域个数、运行时间及区域间差异性指标(DIR)上的表现都较为突出。该算法更符合人眼对图像的感知,分割效果和性能较好,具有较高的鲁棒性和实用性。     

面向RGBD图像的标记分水岭分割

目的 针对分水岭分割算法中存在的过分割现象及现有基于RGB图像分割方法的局限,提出了一种基于RGB图像和深度图像(RGBD)的标记分水岭分割算法。方法 本文使用物体表面几何信息来辅助进行图像分割,定义了一种深度梯度算子和一种法向量梯度算子来衡量物体表面几何信息的变化。通过生成深度梯度图像和法向量梯度图像,与彩色梯度图像进行融合,实现标记图像的提取。在此基础上,使用极小值标定技术对彩色梯度图像进行修正,然后使用分水岭算法进行图像分割。结果 在纽约大学提供的NYU2数据集上进行实验,本文算法有效抑制了过分割现象,将分割区域从上千个降至数十个,且获得了与人工标定的分割结果更接近的分割效果,分割的准确率也比只使用彩色图像进行分割提高了10%以上。结论 本文算法普遍适用于RGBD图像的分割问题,该算法加入了物体表面几何信息的使用,提高了分割的准确率,且对颜色纹理相似的区域获得了较好的分割结果。     

一种新的人民币号码图像分割方法

针对人民币号码图像前景与背景分离问题,在对现有的几种分割方法进行分析实验的基础上,提出了一种新的人民币号码分割方法,即基于形态学处理的直方图阈值分割人民币号码图像的方法,对目标和背景混杂在一起,阈值选取困难的图像,先进行形态学变换,处理后的直方图阈值就很好选取了.实验结果表明,该方法的错误分割率明显低于普通的直方图阈值...     

分水岭变换在医学图像分割中的应用

分水岭变换是一种适用于图像分割的强有力的形态学工具,能够自动生成一系列封闭分割区域。详述了分水岭变换的两种描述方法(即模拟浸水和模拟降水)及其算法实现,就过分割问题采取分水岭变换前对梯度图像进行预处理和对变换后的区域进行合并及所用到的主要方法,然后介绍了分水岭变换在医学图像分割中的应用,最后指出其进一步研究方向。     

基于形态学梯度重构和标记提取的分水岭图像分割

为了解决传统分水岭算法的过分割问题,提出一种使用形态学梯度重构和标记提取技术进行图像预处理的分水岭图像分割方法。该方法基于多尺度概念,进行梯度重构时采用了不同尺寸的结构元素,在对重构后的各梯度图像的区域极小值进行标记后,将各标记点的并集作为最终标记图像,用其修改梯度图像,然后进行分水岭变换,实现图像的区域分割。实验结果表明,该方法既能有效解决分水岭算法的过分割问题,又保留了各尺度下的重要目标,并且可以根据图像特点和具体的分割要求,调整分割过程中所选参数,得到满意的图像分割效果。     

结合距离变换与边缘梯度的分水岭血细胞分割

目的 针对医学图像中细胞提取和粘连细胞分割问题,提出一种结合距离变换利用边缘梯度的分水岭血细胞显微图像分割方法。方法 首先,通过距离变换由细胞二值图生成距离地形图,取其局部极值点或点集作为前景标记,进行第1次距离分水岭变换;接着将第一步骤所得的分水岭脊线作为背景区域的标记,前景标记不变,视梯度幅度图为地形图,再一次进行梯度分水岭变换,得到细胞分割结果。两次分水岭变换前,均采用强制极小值的方法修改地形图,来控制地形图只在选取的标记处存在局部极小值。结果 该方法由距离图提取前景标记,将距离分水岭变换所得的脊线作为梯度分水岭变换的背景标记,能有效地分离粘连目标。相比于基于距离图分水岭变换,本文方法不过多依赖二值图像信息,保留了基于梯度图像的分水岭变换边缘定位准确的优点,又解决了其无法分割粘连目标和过分割的问题。结论 经多幅临床细胞图像分割实验验证,该方法可以实现图像中细胞的提取以及粘连细胞的自动分割,满足医学图像分割的要求。     

基于形态学梯度的分水岭彩色图像分割

图像分割是从图像处理到图像分析的关键步骤之一。在改进了基于地形学距离的分水岭算法的基础上,提出了一种结合图像信息熵、形态学梯度与区域合并的图像分割方法。该算法首先利用信息熵在RGB颜色空间中对彩色图像求其形态学梯度,然后对彩色梯度图进行分水岭分割,最后对分水岭产生的过分割现象进行区域合并。通过Matlab对图像进行实验,结果证明该算法不仅能够减少分水岭算法的过分割现象,而且还提高了图像分割的精确性,同时在图像分割时具有很好的鲁棒性和适应性。     

一种基于先验知识的分水线彩色图像分割方法

提出了一个结合彩色信息的分水线图像分割方法，在LUV颜色空间的分水线图像上，使用贝叶斯推理的图像分割方法。对图像进行LUV彩色空间上的分水线变换，在分水线图像上进行基于彩色信息的各个区域能量的计算，通过选择最小能量的目标，依次找出最理想的目标区域。设计了一个先验密度惩罚图像当中分水线变换后的相似的区域，图像分割进而变成对目标子集的最大后验估计。逐步地找出最理想目标区域和背景区域。这一方法同时结合使用了彩色信息和空间信息；可以有效地解决分水线变换后的过分割问题，利用了先验知识和彩色信息。实验结果显示，该方法有较好的分割结果。     

血液红细胞图像自适应标记分水岭分割算法

目的 显微细胞的精确分割是计算机辅助诊断的前提和关键,为精确分割含有粘连重叠红细胞及病变红细胞的彩色显微图像,基于HSI模型,提出了一种自适应标记分水岭分割算法。方法 首先结合红细胞无核特点提取反光细胞的中心,从图像的S与I分量的梯度图中提取图像前景低频成分的局部极值点,两部分相结合作为初始标记,标记细胞前景;然后根据标记特点去除伪标记点,以确保所有粘连细胞的重叠区域不被标记;接着采用主成分分析从S与I分量梯度图中提取梯度信息重构梯度图,最后结合背景标记,应用标记分水岭变换实现分割。结果 选取美国社会血液学数据库中含病变和粘连的红细胞图像进行分割实验,采用平均欠分割率、平均过分割率、平均准确率3个指标对分割结果进行评价。本文算法的欠分割率为2.23%,过分割率为1.67%,均明显低于文献中两种现有分水岭算法;分割精度高达96.10%,准确度高;平均运行时间6.06 s,可保证一定的时效性。结论 提出了一种对病变粘连红细胞彩色图像的分割算法,利用饱和度与亮度信息,自适应地标记出前景细胞,提高了分割精度;采用主成分分析法,更好地保留了重叠细胞的原有边界。算法具有较好的鲁棒性,可广泛用于包括血液红细胞在内的含有类圆形的重叠、粘连细胞的显微染色图像的分割。