基于小波变换和蚁群算法的纹理分割

纹理分割是图像模式识别中的关键步骤,但直到现在仍然没有一种有效的方法能够解决。本文提出了一种新的基于小波变换和蚁群算法的纹理分割方法。该方法首先用小波变换提取图像不同频带的纹理特征,然后提出具有聚类能力的蚁群算法数学模型,并用这个模型来进行分割。实验结果表明,该方法是一种有效的纹理分割方法。     

基于高斯混合模型的纹理图像分割

纹理图像分割是图像处理的一个基本问题。由于基于高斯混合模型的纹理图像分割方法．大多采用单像素的方法，因此分割精度和效率都较低。为了更好地进行纹理图像分割，在子空间思想的基础上，提出了一个基于图像块的分割算法及其改进算法，即先取图像块的均值、标准差、最大值、最小值以及中间像素的像素值等5个特征作为纹理特征，再利用高斯混合模型进行纹理图像分割，实验结果表明，该新算法的分割精度和分割效率较原分割算法都有较大提高。     

多分辨模型下的无监督统计纹理分割算法

针对基于统计的纹理分割算法存在的不足，提出了一种新的多分辨模型下的无监督统计纹理分割算法。该算法分层次对纹理图像进行动态分割，有效地利用了不同分辨率上最能表述某一纹理特性的统计特征，然后结合纹理的结构信息对边缘区域进行边界提取，进而得到较准确的纹理分割图。实验证明了这种区域与边界相结合的算法对纹理图像的分割具有高效、准确、通用性强的特点。     

抑制纹理信息的偏置场变分图像分割模型

偏置场变分水平集图像分割模型利用原始图像的局部灰度信息,可以对灰度不均匀图像进行有效的分割,但当灰度图像中存在纹理时,分割效果往往很差。针对这一问题,提出抑制纹理信息的偏置场变分水平集图像分割模型。利用一种基于纹理几何结构的纹理描述符描述图像中不同的纹理区域,使得不同纹理区域对比更加明显,相同纹理区域更加平滑,通过抑制纹理信息使后续的图像分割在纹理部分的错分大大减少。实验结果表明,相比偏置场变分模型,所提模型对自然及人工合成纹理图像均获得更好的分割结果。     

基于小波变换的纹理图像分割

基于小波的纹理图像分割方法是把小波变换应用于纹理的特征提取。通过对原始纹理图像进行高阶小波分解，构成每个象素对应一个特征矢量，对所提取的特征利用均值举类算法进行分类，最终获得图像的分割结果。为了提高纹理分割图像的边缘准确性和区域性以及降低分割错误率，提出了利用特征加权来进行后分割的方法。     

基于小波变换的SAR图像分割

SAR(合成孔径雷达)图像包含有相干斑噪声，传统方法不能很好地对SAR图像进行分割，该文结合SAR图像和小波变换多分辨分析的特点，提出了一种新的SAR图像分割方法。首先利用小波变换提取SAR图像的纹理特征信息，然后根据SAR图像噪声在小波域中的分布特点对SAR图像进行滤波，最后以SAR图像小波能量纹理特征和滤波后的灰度组成特征向量对SAR图像进行分割。实验结果表明，该方法是一种有效的SAR图像分割方法。     

纹理图像的多尺度分割

纹理图像分割最常用的方法就是基于特征的纹理分割,即首先提取出图像的纹理特征,在利用提取出的纹理特征来进行特征划分.通过对纹理特征进行划分来实现纹理图像分割的过程所面对的主要困难可以概括为:效率和效果.纹理图像分割算法大多具有较高的时间复杂度,这一方面是因为纹理特征提取比较费时,另一方面较高的特征维数导致特征划分过程的计算量通常比较大.本文提出基于图像四叉树的多尺度分割算法来实现实时图像的粗分割,实验表明此算法可以在保持分割精度的前提下大大降低时间复杂度.     

基于滤波器阵列与图割的彩色纹理分割

图割法因无法体现像素点的纹理区域特性而难以应用于纹理分割。针对该问题,提出一种基于滤波器阵列与图割的彩色纹理分割算法。利用构建的滤波器阵列提取图像的纹理特征,并加入图像的H、S、I分量值组成纹理-色彩特征向量,采用texton直方图作为彩色纹理的统计模型对纹理-色彩特征向量进行统计计算,通过直方图差计算像素点间的纹理相似度,再应用图割法中的规范割准则对彩色纹理进行分割。实验结果证明,该算法具有较高的分割准确性。     

基于振动特征的纹理图像分割

纹理分割是图像处理领域中的一个典型难题.基于图像分解提出一个新的纹理振动特征,与基于结构张量和非线性扩散获得的其他纹理特征一起构成5维特征空间,并利用非参数估计的活动围道方法对该特征空间进行分割,得到最终结果.通过不同的纹理分割实验验证了此方法的有效性.     

基于人类视觉特性的纹理分割方法

纹理分割是将一幅图像依据纹理不同分成若干个不同的区域，目前广泛采用的是利用滤波器族(如Gabor)对图像进行分解。但由于图像纹理表现的各异性，通常在滤波器参数的选择上不能做到自适应，导致提取的特征不明显，分类效果不好，使用范围受限。文中提出了一种基于人类视觉系统(Human Visual System，HVS)机理的纹理分割方法，不但可以模拟人类观察纹理直觉处理阶段确定纹理区的个数并且粗略地划分区域，而且可以模拟专注处理阶段自动选择Gabor滤波器的个数及参数。该算法符合HVS区分纹理机理，计算过程简单、方便。针对各纹理选取的特征明显，分类效果好。     

Fast Global Minimization of the Active Contour/Snake Model

The active contour/snake model is one of the most successful variational models in image segmentation. It consists of evolving a contour in images toward the boundaries of objects. Its success is based on strong mathematical properties and efficient numerical schemes based on the level set method. The only drawback of this model is the existence of local minima in the active contour energy, which makes the initial guess critical to get satisfactory results. In this paper, we propose to solve this problem by determining a global minimum of the active contour model. Our approach is based on the unification of image segmentation and image denoising tasks into a global minimization framework. More precisely, we propose to unify three well-known image variational models, namely the snake model, the Rudin–Osher–Fatemi denoising model and the Mumford–Shah segmentation model. We will establish theorems with proofs to determine the existence of a global minimum of the active contour model. From a numerical point of view, we propose a new practical way to solve the active contour propagation problem toward object boundaries through a dual formulation of the minimization problem. The dual formulation, easy to implement, allows us a fast global minimization of the snake energy. It avoids the usual drawback in the level set approach that consists of initializing the active contour in a distance function and re-initializing it periodically during the evolution, which is time-consuming. We apply our segmentation algorithms on synthetic and real-world images, such as texture images and medical images, to emphasize the performances of our model compared with other segmentation models. Research supported by NIH U54RR021813, NSF DMS-0312222, NSF ACI-0321917 and NSF DMI-0327077.     

结合活动轮廓模型的无监督纹理图像分割

定义了清晰度参数、细节信号能量参数和边缘信号能量参数3个纹理参数，对图像的纹理特征进行分析，以获取原图像的特征能量图；再利用基于简化Mumford-Shah的活动轮廓模型对图像进行纹理分割，该分割模型能较好地处理模糊、缺省的边界，同时具有去噪的功能．利用水平集方法求解该模型，解决了演化曲线拓扑可变的问题．与传统的纹理分析方法相比，文中方法能更好地表达图像中复杂纹理的信号特征．通过对合成纹理图与自然纹理图进行分割及大量实验结果表明：该方法能有效、快速地分割纹理图像．     

基于Gabor小波的几何活动围道纹理图像分割方法

用活动围道分割纹理图像时，纹理经常被分割为一个个独立的区域，影响了分割的质量。针对此问题，提出了一种基于Gabor小波的几何活动围道分割新方法。该方法先用Gabor小波对纹理图像进行特征提取，再用几何活动围道模型进行分割，模型求解时采用了无需初始化的曲线演化方法，减少了计算量。对自然界真实图像和合成纹理图像的分割实验结果说明，与传统几何模型分割法相比，提出的分割方法精度高、速度快。     

结合纹理去除的遥感图像分割

针对包含复杂纹理信息的遥感图像难以进行精准图像分割的问题,提出了一种结合纹理去除的遥感图像分割方法。首先,改进了相对全变差纹理去除方法,通过引入新的范数约束使相对全变差纹理去除方法可以在去除纹理信息的同时凸显图像中的主要结构,达到辅助分割的效果;然后,使用均值漂移算法对经过纹理去除的遥感图像进行无监督聚类,达到分割的目的;最后,提出的遥感图像分割算法在不同遥感图像上进行了测试。实验结果表明,在高分辨遥感图像的分割上,所提算法可以分割出遥感图像中的主要目标,和直接分割或者结合其他纹理去除方法相比取得了更好的分割结果。所提出的分割算法可以降低纹理信息对图像分割的影响,提高遥感图像分割的精度。     

一种基于模糊主动轮廓的鲁棒局部分割方法

针对局部分割方法对初始轮廓敏感的问题,本文提出一种基于模糊主动轮廓的鲁棒局部分割方法.该方法利用图像的局部信息,定义一种新的平均模糊能量函数.通过对演化曲线进行形态学膨胀和腐蚀运算构建窄带,并在窄带范围内求解模糊能量函数的最小值来实现局部分割.为防止演化曲线陷入局部极小值,在迭代过程中加入对比度约束判断条件,进一步提高了分割方法对初始轮廓的鲁棒性.对合成图像和医学图像的分割实验结果表明,与已有的几种局部分割方法相比,本文方法在分割精度和鲁棒性等方面都有较大提高.     

结合MRF能量和模糊速度的乳腺癌图像分割方法

乳腺癌灶的精确分割是乳腺癌计算机辅助诊断的重要前提. 在动态对比增强核磁共振成像(Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging, DCE-MRI)的图像中, 乳腺癌灶具有对比度低、边界模糊及亮度不均匀等特点, 传统的活动轮廓模型方法很难取得准确的分割结果. 本文提出一种结合马尔科夫随机场(Markov random field, MRF)能量和模糊速度函数的活动轮廓模型的半自动分割方法来完成乳腺癌灶的分割, 相对于专业医生的手动分割, 本文方法具有速度快、可重复性高和分割结果相对客观等优点. 首先, 计算乳腺DCE-MRI图像的MRF能量, 以增强目标区域与周围背景的差异. 其次, 在能量图中计算每个像素点的后验概率, 建立基于后验概率驱动的活动轮廓模型区域项. 最后, 结合Gabor纹理特征、DCE-MRI时域特征和灰度特征构建模糊速度函数, 将其引入到活动轮廓模型中作为边缘检测项. 在乳腺癌灶边界处, 该速度函数趋向于零, 活动轮廓曲线停止演变, 完成对乳腺癌灶的分割. 实验结果表明, 所提出的方法有助于乳腺癌灶在DCE-MRI图像中的准确分割.     

Active contour model for simultaneous MR image segmentation and denoising

In this paper, a new region-based active contour model is proposed for magnetic resonance image segmentation and denoising based on the global minimization framework and level set evolution. A new region fitting energy based on Nadaraya–Watson estimator and local image information is defined to enforce the curve evolution. By this improved region fitting term, the images with noise and intensity un-uniformity can be segmented and denoised. Inspired by the Perona–Malik diffusion equation, an edge-preserving regularization term is defined through the duality formulation to penalize the length of region boundaries. By this new regularization term, the edge information is utilized to improve the contour?s ability of capturing the edge and remaining smooth during the evolution. The energy functional of the proposed model is minimized by an efficient dual algorithm avoiding the inefficiency of the gradient descent method. Experiments on medical images demonstrate the proposed model provides a hybrid way to perform image segmentation and image denoising simultaneously.     

基于图像分割的语义标注方法

为有效解决图像检索中存在的“语义鸿沟”问题,提出了一种新的语义标注方法。该方法以图像分割为基础,在训练阶段构建图像字典,通过对图像单元颜色、纹理、小波轮廓的分析和描述形成一种结合小波轮廓比对和概率统计的二阶段标注模型,模型针对不同类别的图像分阶段采用相应的标注方法。经实验,应用该模型进行图像检索查全率和查准率都有明显提高,其中查准率最高可提升23.6%,证明该方法更接近人对图像内容的理解,具有良好的标注效果和检索性能。     

pSnakes: A new radial active contour model and its application in the segmentation of the left ventricle from echocardiographic images

Active contours are image segmentation methods that minimize the total energy of the contour to be segmented. Among the active contour methods, the radial methods have lower computational complexity and can be applied in real time. This work aims to present a new radial active contour technique, called pSnakes, using the 1D Hilbert transform as external energy. The pSnakes method is based on the fact that the beams in ultrasound equipment diverge from a single point of the probe, thus enabling the use of polar coordinates in the segmentation. The control points or nodes of the active contour are obtained in pairs and are called twin nodes. The internal energies as well as the external one, Hilbertian energy, are redefined. The results showed that pSnakes can be used in image segmentation of short-axis echocardiogram images and that they were effective in image segmentation of the left ventricle. The echo-cardiologist's golden standard showed that the pSnakes was the best method when compared with other methods. The main contributions of this work are the use of pSnakes and Hilbertian energy, as the external energy, in image segmentation. The Hilbertian energy is calculated by the 1D Hilbert transform. Compared with traditional methods, the pSnakes method is more suitable for ultrasound images because it is not affected by variations in image contrast, such as noise. The experimental results obtained by the left ventricle segmentation of echocardiographic images demonstrated the advantages of the proposed model. The results presented in this paper are justified due to an improved performance of the Hilbert energy in the presence of speckle noise.