一种基于数学形态学的分形维数估计方法

对于分形维数的估计是基于分形理论的纹理图像分割算法中最重要的环节。由于使用固定划分的规则网格，常用的基于盒计数的分形维数估计算法及其各种改进方法的误差较大；而传统的形态学维数估计算法虽然在准确性上有一定提高．但其时间复杂度偏高。为此提出了一种基于可变结构元的数学形态学分形维数估计方法(VSEM)。该方法将灰度图像视为一个三维空间中的曲面，使用一组不同尺度的结构元分别度量该曲面．根据度量结果与尺度之间满足的指数率来估计图像表面的分形维数。通过恰当的选择结构元和使用递推技术得到不同尺度下的膨胀结果，新方法成功地弥补了现有算法的不足。本文使用了一组合成纹理和一组自然纹理来评估几种常见的分形维数估计算法。结果显示，本文提出的新方法能够在较小的时间复杂度下，得到更为精确的估计结果。最后，将该方法应用于遥感图像的分割。与其他常用的分形分割算法相比，使用该方法估计的分形维数和图像的临域均值作为特征能够得到更好的分割结果。在对比分析和分割实验中表现出的良好性能说明本文提出的分形维数估计算法可以有效地应用于纹理图像分割。     

无监督纹理遥感图像分形分割仿真

针对无监督纹理遥感图像分形分割时,仅利用光谱信息,没有充分利用遥感图像中的纹理信息造成过分割或是欠分割的问题,提出结合光谱信息和纹理信息的无监督遥感图像分形分割方法。方法首先借助于双边滤波算法建立双边滤波模型,对无监督遥感图像进行平滑处理,利用边缘检测算子获取无监督遥感图像的纹理梯度和光谱梯度,保留遥感图像的纹理信息。将图像纹理梯度和光谱梯度的内积范数作为K-means算法的距离测度,针对K-means算法易陷入局部寻优问题,将遗传算法与K-means算法相结合实现全局寻优,完成无监督纹理遥感图像分形分割。通过在高分辨率遥感图像上的分割对比实验,证明上述方法能充分利用遥感图像的光谱和纹理信息,分割效果良好。     

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.     

基于区域生长的多尺度遥感图像分割算法

图像分割是图像解译的关键一步,仅仅利用光谱信息的传统分割方法已不能有效地对高分辨遥感图像进行分割。鉴于高分辨率遥感图像提供了地物光谱、形状和纹理等大量信息,文章提出了一种基于区域生长结合多种特征的多尺度分割算法。首先利用图像梯度信息选取种子点;其次综合高分辨率遥感图像地物的局部光谱信息和全局形状信息作为区域生长的准则进行区域生长。迭代这两个过程,直到所有区域的平均面积大于设定的尺度面积参数则停止生长。该算法用VC实现,实验结果表明该算法能获得不同尺度下的分割结果且分割效率高、分割效果好。     

基于分形与灰度特征的无监督纹理分割技术

提出了一种新的基于方向分形特征和灰度特征的纹理图像分割方法。该方法首先用一个局部窗从功率谱图像中提取不同方向上的分形维和分形截距,将它们各自的均值和方差与灰度均值、灰度方差结合起来构成一个多维特征向量,然后利用模糊C均值聚类算法进行聚类实现纹理图像的分割。实验结果表明该方法对织物纹理图像和医学图像都有着良好的分割效果,鲁棒性强。     

基于分形的彩色岩石裂隙分割

纹理分割是图像处理与计算机视觉领域研究的重点和难点.现有的纹理分割方法大多集中于研究灰度纹理图像,该文提出了一种基于分形纹理特征和颜色信息结合的彩色纹理分割算法.该算法将复杂的彩色图像分形维数计算转化为单色图像分形维数的计算,将纹理特征和颜色信息相结合,采用区域生长法来实现分割.通过对彩色岩石裂隙图像的分割实验,结果证实该该方法行之有效.     

多重分形应用于图像局部分割的研究

在现有对图像分割方法研究的基础上,采用基于多重分形的Hölder指数和多重分形奇异谱联合考虑的图像局部分割方法。方法具有保持和加强图像局部特征,对图像中某些敏感部分进行边缘提取,较好实现图像分割的功能。实验表明该方法能够达到较好的图像分割效果,具有实时性、有效性和可实现性。     

基于数学形态学和区域合并的医学CT图像分割*

针对传统分水岭算法分割腹部CT图像存在的过分割情况,提出了一种基于形态学优化和区域合并的分水岭分割算法。该方法先利用多尺度数学形态学方法检测出梯度图像,并用形态学重构去除细密纹理和噪声引起的局部极值,然后进行分水岭变换。为了产生有意义的分割,采用简单的区域灰度均值对变换后的图像进行有效的合并。实验结果表明,该方法能有效解决分水岭算法的过分割问题,得到较好的分割效果。     

基于特征尺度及多尺度分解的纹理分割

在计算机视觉领域，纹理识别及分割是图像低层次处理中一个重要的问题。文章依据视觉信息处理的生理学理论，提出了一种新的纹理分析算法。该算法通过搜寻纹理图像的特征尺度并配合连续整数尺度滤波上的特征尺度统计对纹理进行分层分析。并基于特征尺度上的分层分析提出一种纹理分割算法。实验结果证明了该算法的有效性。     

基于分水岭算法的空间目标图像分割方法

自然背景复杂的纹理特征,使得自然背景下人造目标的分割变得困难.为了从空间背景下精确分割出人造目标,基于分水岭算法,结合形态学重建和分形理论,提出了一种改进的图像分割方法.首先利用形态学开闭重建运算对原始图像的形态学梯度图像进行重建,其次在原始图像中利用人造目标和空间背景的分形特性差异对目标进行标记,最后对重建后的图像采用分水岭算法进行分割,将包含标记的区域提取出来并进行合并,从而将人造目标提取出来.仿真结果表明了方法的有效性.     

面向对象的高光谱遥感影像分类方法研究

在基于像素的高光谱影像分类方法的基础上,结合面向对象图像分析理论与方法,提出面向对象的高光谱遥感影像分类方法,并具体分析探讨了面向对象高光谱遥感影像分类的关键技术,包括多尺度分割、最优波段选择、人机交互和知识库的建立等。试验表明,面向对象的分类方法应用于高光谱影像较传统分类方法有较高的精度,有很大的应用潜力。     

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。     

融入邻域作用的高斯混合分割模型及简化求解

目的 基于高斯混合模型（GMM）的图像分割方法易受噪声影响,为此采用马尔可夫随机场（MRF）将像素邻域关系引入GMM,提高算法抗噪性。针对融入邻域作用的高斯混合分割模型结构复杂、参数估计困难,难以获得全局最优分割解等问题,提出一种融入邻域作用的高斯混合分割模型及其简化求解方法。方法 首先,构建融入邻域作用的GMM。为了提高GMM的抗噪性,采用MRF建模混合模型权重系数的先验分布。然后,利用贝叶斯理论建立图像分割模型,即品质函数;由于品质函数中参数较多（包括权重系数,均值,协方差）、函数结构复杂,导致参数求解困难。因此,将品质函数中的均值和协方差定义为权重系数的函数,由此简化模型结构并方便其求解;虽然品质函数中仅包含参数权重系数,但结构比较复杂,难以求得参数的解析式。最后,采用非线性共轭梯度法（CGM）求解参数,该方法仅需利用品质函数值和参数梯度值,降低了参数求解的复杂性,并且收敛快,可以得到全局最优解。结果 为了有效而准确地验证提出的分割方法,分别采用本文算法和对比算法对合成图像和高分辨率遥感图像进行分割实验,并定性和定量地评价和分析了实验结果。实验结果表明本文方法的有效抗噪性,并得到很好的分割结果。从参数估计结果可以看出,本文算法有效简化了模型参数,并获得全局最优解。结论 提出一种融入邻域作用的高斯混合分割模型及其简化求解方法,实验结果表明,本文算法提高了算法的抗噪性,有效地简化了模型参数,并得到全局最优参数解。本文算法对具有噪声的高分辨率遥感影像广泛适用。     

改进的RPCCL聚类方法及在遥感影像分割中的应用

RPCCL(rival penalized controlle dcompetitive learning)方法被认为是一种性能良好的聚类方法,但是将RPCCL聚类方法应用于高分辨率遥感影像分割任务中存在着聚类性能不稳定的局限。基于此,论文提出了基于簇初始化的RPCCL方法。研究表明,该方法能在保证聚类精度的情况下,改善RPCCL方法的聚类性能。     

基于灰度与纹理信息融合的影像分割方法

文章提出了一种融合遥感影像像元各波段灰度信息与影像纹理信息的图像分割方法, 设计并实现了一种基于四分树的区域分开-合并算法。该方法有效地利用了遥感影像像元各波段灰度信息以及影像纹理信息, 用SPOT 5 卫星数据的实验结果表明, 该方法对影像分类以及制图工作有一定的促进作用。     

一种有效的遥感图像无缝分割方法

遥感图像具有数据量大、模糊性较强、纹理细节丰富等特点，这就决定了遥感图像的分割与自然景色图像分割相比，在分割效率、分割效果上都提出了更高的要求。另外，无缝空间遥感影像数据库的建立为我们提出了在基于内容的影像检索中遥感图像无缝分割问题。在JSEG算法的基础上，通过图像增强技术，解决了遥感图像不同区域边界往往不明显的问题，大大改善了分割效果；为了解决分割的无缝性，提出了基于gabor纹理特征的区域边界合并算法。实践证明本方法很好地解决了遥感图像分割的无缝性问题。     

一种两阶段区域生长的遥感图像分割算法

提高图像分割算法的精度与速度对遥感影像的解译工作具有重要意义。提出了一种基于区域生长的遥感图像分割算法,包括的两个步骤分别是局部最优合并和全局最优合并。第一步注重提高图像分割的速度,在其具体实现中引入了一个局部最优合并的阈值,以减少错误的合并;第二步侧重提高图像分割的精度,在其实现过程中利用了一种高级数据结构红黑树来提高搜索最优合并区域的速度。最后,利用模拟的遥感影像和Orbview\|3高分辨率影像开展了图像分割实验。利用一种监督的图像分割精度评价方法,定量评价了该方法的性能。实验结果表明:该方法在分割精度和分割速度方面都取得了令人满意的效果。     

残差密集空间金字塔网络的城市遥感图像分割

目的 遥感图像语义分割是根据土地覆盖类型对图像中每个像素进行分类,是遥感图像处理领域的一个重要研究方向。由于遥感图像包含的地物尺度差别大、地物边界复杂等原因,准确提取遥感图像特征具有一定难度,使得精确分割遥感图像比较困难。卷积神经网络因其自主分层提取图像特征的特点逐步成为图像处理领域的主流算法,本文将基于残差密集空间金字塔的卷积神经网络应用于城市地区遥感图像分割,以提升高分辨率城市地区遥感影像语义分割的精度。方法 模型将带孔卷积引入残差网络,代替网络中的下采样操作,在扩大特征图感受野的同时能够保持特征图尺寸不变;模型基于密集连接机制级联空间金字塔结构各分支,每个分支的输出都有更加密集的感受野信息;模型利用跳线连接跨层融合网络特征,结合网络中的高层语义特征和低层纹理特征恢复空间信息。结果 基于ISPRS （International Society for Photogrammetry and Remote Sensing） Vaihingen地区遥感数据集展开充分的实验研究,实验结果表明,本文模型在6种不同的地物分类上的平均交并比和平均F₁值分别达到69.88%和81.39%,性能在数学指标和视觉效果上均优于SegNet、pix2pix、Res-shuffling-Net以及SDFCN （symmetrical dense-shortcut fully convolutional network）算法。结论 将密集连接改进空间金字塔池化网络应用于高分辨率遥感图像语义分割,该模型利用了遥感图像不同尺度下的特征、高层语义信息和低层纹理信息,有效提升了城市地区遥感图像分割精度。     

结合像元形状特征分割的高分辨率影像面向对象分类

针对高分辨率遥感影像空间分辨率高,结构形状、纹理、细节信息丰富等特点,提出一种新的融合特征的面向对象影像分类方法来提取城市空间信息。基本过程包含以下4个方面:①提取影像的几何纹理等结构;②融合几何与纹理特征的面向对象影像分割;③提取对象的形状、纹理和光谱特征,并优选最佳特征子集;④最后基于支持向量机(SVM)完成面向对象的影像分类。通过对福州IKONOS影像数据实验,结果表明融入影像特征后的分割效果明显优于原始影像的分割结果,而信息最大化(mRMR)的特征选择能够快速地获得较好的特征子集。通过与eCognition最邻近分类方法比较,表明本文方法的分类总体精度大约提高了6%,效果显著。     

采用改进DeepLab网络的遥感图像分割

基于深度学习的语义分割方法具有较好的应用前景,但针对海量的遥感数据,深度学习算法在训练速度上仍有较大提升空间。在前人研究基础上,提出一种改进的全卷积网络,改进的网络以DeepLab为网络前端,结合Inception结构,在不降低特征提取能力的前提下,通过减少网络参数数量,降低网络运算复杂度,有效提升了网络的训练速度。基于INRIA Aerial Image Dataset高分辨率航空遥感数据集开展语义分割对比实验,实验结果显示改进的网络在训练速度和精度上均较DeepLab网络有所提升。所提出的改进DeepLab网络对为处理数据量庞大的遥感影像提供了可参考的解决方案。