基于自适应滤波的快速广义模糊C均值聚类图像分割

快速广义模糊C均值聚类(FGFCM)在对高噪声图像进行聚类分割时,噪声容易导致聚类中心发生偏移,影响图像分割结果.为此,文中提出基于自适应滤波的快速广义模糊C均值聚类算法,用于图像分割.首先根据非局部像素的噪声概率自适应确定参数平衡因子,更准确地反映图像包含的空间结构信息.然后利用该平衡因子有效结合FGFCM中的线性加权和滤波图像与原始图像的中值滤波图像,由于得到的自适应滤波图像根据图像中像素为噪声的概率自适应确定滤波程度,因此可以提高算法对噪声的动态抑制能力.实验表明,相比模糊C均值聚类和FGFCM,文中算法在对噪声含量较高的图像进行聚类分割时,可以得到更准确的结果.     

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。     

基于目标区域的语义图像检索

提出了一种基于高层语义的图像检索方法,该方法首先将图像分割成区域,提取每个区域的颜色、形状、位置特征,然后使用这些特征对图像对象进行聚类,得到每幅图像的语义特征向量;采用模糊C均值算法对图像进行聚类,在图像检索时,查询图像和聚类中心比较,然后在距离最小的类中进行检索。实验表明,提出的方法可以明显提高检索效率,缩小低层特征和高层语义之间的“语义鸿沟”。     

Stability and dimensionality of Karhunen-Loêve multispectral image expansions

The Karhunen-Loêve (K.L.) expansion is a useful tool for the representation, pre-processing and orthogonal coding of multispectral imagery: Each spatial pixel is analysed independently as the K.L. transform is taken in the spectral dimension, i.e. along the various N spectral channels. The eigenvectors are those of the covariance matrix. The (principal) eigenimages are thus “false color” images, which can be viewed without decoding as the spatial topology is unchanged, and the higher order principal images present a strong contrast enhancement.⁽¹⁾ These principal images are also uncorrelated, a very desirable feature for many applications including clustering.⁽²⁾

The source dependency of the eigenvectors, however, introduces “instability” in the form of pronounced statistical noise on some principal images. This paper gives the results of a numerical study carried out on a 7 channel Daedalus Multispectral Scene. The uncertainties of the eigenvalues and eigenvectors are evaluated from two “drawings” of the pixels of the raw data.

Both the numerical results of the study and the direct viewing of the principal images show that three out of the seven have so much noise that they do not yield any useful information. Only the first two principal images have excellent stability, and they contain most of the total contrast variance of the scene. Two other principal images of lower order are also stable, but, contribute very little to the total contrast variance. These images carry texture information rather than homogeneous zone clustering information.     

DBCAMM: A novel density based clustering algorithm via using the Mahalanobis metric

In this paper we propose a new density based clustering algorithm via using the Mahalanobis metric. This is motivated by the current state-of-the-art density clustering algorithm DBSCAN and some fuzzy clustering algorithms. There are two novelties for the proposed algorithm: One is to adopt the Mahalanobis metric as distance measurement instead of the Euclidean distance in DBSCAN and the other is its effective merging approach for leaders and followers defined in this paper. This Mahalanobis metric is closely associated with dataset distribution. In order to overcome the unique density issue in DBSCAN, we propose an approach to merge the sub-clusters by using the local sub-cluster density information. Eventually we show how to automatically and efficiently extract not only ‘traditional’ clustering information, such as representative points, but also the intrinsic clustering structure. Extensive experiments on some synthetic datasets show the validity of the proposed algorithm. Further the segmentation results on some typical images by using the proposed algorithm and DBSCAN are presented in this paper and they are shown that the proposed algorithm can produce much better visual results in image segmentation.     

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。     

一种新的基于语义聚类和图算法的自动图像标注方法

针对图像检索中的语义鸿沟问题,提出了一种新颖的自动图像标注方法。该方法首先采用了一种基于软约束的半监督图像聚类算法(SHMRF-Kmeans)对已标注图像的区域进行语义聚类,这种聚类方法可以同时考虑图像的视觉信息和语义信息。并利用图算法——Manifold排序学习算法充分发掘语义概念与区域聚类中心的关系,得到两者的联合概率关系表。然后利用此概率关系表标注未知标注的图像。该方法与以前的方法相比可以更加充分地结合图像的视觉特征和高层语义。通过在通用图像集上的实验结果表明,本文提出的自动图像标注方法是有效的。     

快速鲁棒核空间模糊聚类分割

目的 传统模糊C-均值聚类应用于图像分割仅考虑像素本身的聚类问题,无法克服噪声干扰对图像分割结果的影响,不利于受到噪声干扰的工业图像、医学影像和高分遥感影像等进行目标提取、识别和解译。嵌入像素空间邻域信息或局部信息的鲁棒模糊C-均值聚类分割算法是近年来图像分割理论研究中的热点课题。为此,针对现有的鲁棒核空间模糊聚类算法非常耗时且抑制噪声能力弱、不适合强噪声干扰下大幅面图像快速分割等问题,提出一种快速鲁棒核空间模糊聚类分割算法。方法 利用待分割图像中像素邻域的灰度信息和空间位置等信息构建线性加权滤波图像,对其进行鲁棒核空间模糊聚类。为了进一步提高算法实时性,引入当前聚类像素与其邻域像素均值所对应的2维直方图信息,构造一种基于2维直方图的鲁棒核空间模糊聚类快速分割最优化数学模型,采用拉格朗日乘子法获得图像分割的像素聚类迭代表达式。结果 对大幅面图像添加一定强度的高斯、椒盐以及混合噪声,以及未加噪标准图像的分割测试结果表明,本文算法比基于邻域空间约束的核模糊C-均值聚类等算法的峰值信噪比至少提高1.5 dB,误分率降低约5%,聚类性能评价的划分系数提高约10%,运行速度比核模糊C-均值聚类和基于邻域空间约束的鲁棒核模糊C-均值聚类算法至少提高30%,与1维直方图核空间模糊C-均值聚类算法具有相当的时间开销,所得分割结果具有较好的主观视觉效果。结论 通过理论分析和实验验证,本文算法相比现有空间邻域信息约束的鲁棒核空间模糊聚类等算法具有更强的抗噪鲁棒性、更优的分割性能和实时性,对大幅面遥感、医学等影像快速解译具有积极的促进作用,能更好地满足实时性要求较高场合的图像分割需要。     

显著特征融合的主颜色聚类分割算法*

针对颜色密度聚类分割模型容易产生误分割的问题,提出基于视觉显著性调节的主颜色聚类分割算法.首先,根据空间颜色信息和Mean-shift算法平滑结果分别计算图像的全局显著特征和区域显著特征,并融合2类显著特征作为特征空间聚类的约束项.然后,采用核密度估计方法计算图像主颜色作为初始类,并将显著特征作为调节因子进行聚类分割.最后,进行区域合并.在标准的分割图像库上进行实验并与多种算法对比,结果表明,文中算法具有更高的区域轮廓准确度,并且有效利用图像显著特征,降低密度聚类形成的区域不一致性,提高像素聚类的精度和分割的鲁棒性.     

鲁棒空间约束的模糊聚类图像分割

目的 为进一步提高分割精度,在模糊聚类的基础上引入统计信息,提出一种鲁棒型空间约束的模糊聚类分割算法。方法 基于局部空间信息的先验概率与后验概率,提出一种新型空间约束项,并通过卷积操作提高运行效率;进而引入负对数联合概率作为测度函数,进一步提高算法对于各像素点所属类别的甄别能力;同时将测度函数与空间约束项整合至目标函数中,通过迭代更新各参数达到最小化目标函数的目的。结果 对于合成图像的实验结果表明,本文算法对于噪声类型和噪声强度具有较强的鲁棒性;对于彩色图像的实验结果表明,在适当的特征描述符的辅助下,本文算法也能够获得令人满意的分割结果和较高的分割精度。结论 本文算法克服了现有算法的缺陷,进一步提升了图像的分割精度。其适用于分割带噪声图像,且在适当纹理特征的辅助下分割彩色图像,与同类算法的比较实验结果验证了本文算法的有效性。