改进的谱聚类算法在图像分割中的应用

为了消除传统的谱聚类图像分割算法存在的缺陷,提出一种改进的谱聚类图像分割算法.该算法提出余弦相似性加权矩阵,充分利用图像的纹理信息和空间临近信息构造相似性矩阵.在谱映射过程中,利用Nystr(o)m逼近策略估计相似性矩阵及其主特征向量.最后利用优化的K-means算法与优化的粒子群算法相结合的算法对得到的低维向量子空间进行聚类,避免直接采用K-means算法对初始值敏感,易陷入局部最优的缺点.实验证明该算法在运行时间和分割精度方面较传统谱聚类算法均有明显的提高.     

基于半监督的超像素谱聚类彩色图像分割算法

近年来谱聚类算法被广泛应用于图像分割领域,而相似性矩阵的构造是谱聚类算法的关键步骤。 针对传统谱聚类算法计算复杂度高难以应用到大规模图像分割处理的问题,提出了基于半监督的超像素谱聚类彩色图像分割算法。该算法利用超像素将彩色图像进行预分割,利用用户提供的少量标记信息构造预分割区域的基于半监督的模糊相似性测度,利用该相似性测度构造预分隔区域的相似性矩阵并通过规范切图谱划分准则对预分割区域进行划分得到最终的图像分割结果。由于少量标记信息和模糊理论的引入,提高了传统谱聚类的分割性能,对比实验也表明该算法在分割效果和计算复杂度上都有较大的改善。     

区间模糊谱聚类图像分割方法

近年来谱聚类算法在模式识别和计算机视觉领域被广泛应用,而相似性矩阵的构造是谱聚类算法的关键步骤。针对传统谱聚类算法计算复杂度高难以应用到大规模图像分割处理的问题,提出了区间模糊谱聚类图像分割方法。该方法首先利用灰度直方图和区间模糊理论得到图像灰度间的区间模糊隶属度,然后利用该隶属度构造基于灰度的区间模糊相似性测度,最后利用该相似性测度构造相似性矩阵并通过规范切图谱划分准则对图像进行划分,得到最终的图像分割结果。由于区间模糊理论的引入,提高了传统谱聚类的分割性能,对比实验也表明该方法在分割效果和计算复杂度上都有较大的改善。     

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。     

一种基于谱聚类的灰度图像分割法

针对传统模糊核聚类算法当数据类差别很大时,小数据类被误分或被大数据类吞并的缺陷,提出了一种新的加权模糊核C 均值聚类算法(Weighted Fuzzy Kernel C-Means),为每一个类分配了一个动态权值;同时将该算法引入到谱聚类中,设计了一个以图像灰度特征作为分类样本的改进的谱聚类算法,解决了谱聚类应用于图像分割时权矩阵的谱难以计算的实际问题。实验结果表该算法具有较好的分割效果。     

基于空间距离的快速模糊C均值聚类算法

针对传统的模糊C均值聚类算法在进行图像分割时对孤立点、噪声点敏感性较强,聚类耗时随图像变大而快速增长等缺陷,基于临近元素空间距离的模糊C均值聚类算法即SFGFCM算法,采用核化的空间距离公式,计算出空间临近像素与考察像素的相似度Sij,然后用邻近像素灰度加权和计算出邻近信息制约图像,并进一步在邻近信息制约图像的灰度级统计的基础上进行聚类。该算法考察了临近像素灰度和位置等信息,并且它们之间取得了很好的平衡;不仅表现出较强的鲁棒性且很好地保留了原图像边缘等细节信息,提高了聚类精度,同时大大缩短了大幅图像的聚类时间。通过在合成图像、医学图像及自然图像上的大量实验,与传统算法对比该算法聚类性能明显提高,在图像分割上体现出了较好的分割效果。     

融入局部几何特征的流形谱聚类图像分割

为了改善谱聚类图像分割的精准性和时效性,文中提出融入局部几何特征的流形谱聚类图像分割算法.首先,考虑图像数据的流形结构,在数据点的K近邻域内执行局部PCA,得到数据间本征维数的关系.然后,引入流形学习中的局部线性重构技术,通过混合线性分析器得到数据间局部切空间的相似性,结合二者构造含有局部几何特征的相似性矩阵.再利用Nystr m技术逼近待分割图像的特征向量,对构造的k个主特征向量执行谱聚类.最后,在Berkeley数据集上的对比实验验证文中算法的准确性和时效性优势.     

基于空间位置约束的K均值图像分割

K均值聚类分割是一种有效的基于聚类的图像分割算法.传统的K均值聚类分割算法采用特征空间中的相似性测度来度量像素的归属类别.由于自然景物图像的复杂性,位置邻近且本应属于同一分割区域的像素点,由于它们视觉特征的差异性,导致其在特征空间中相距甚远而被分割为不同的区域.以投票的方法将像素的局部空间位置信息引入到K均值聚类分割算法中,达到了改善分割效果的目的.实验结果证实了该方法的有效性.     

一种改进的谱聚类彩色图像分割方法

提出一种改进的基于谱聚类的彩色图像分割方法,首先引入Levin's Affinity的权函数代替传统的高斯核函数建立相似矩阵来构造带权无向图,从而更精细地刻画出数据间的特征相似性;其次,采用线性映射将图嵌入到一个由部分特征向量生成的子空间中,使得数据映射到新的空间后也能较好的保留其在原空间中的结构;最后,在生成的子空间中用K均值聚类算法进行聚类从而为每个像素点分配类标签达到彩色图像分割的目的.与相关谱聚类算法进行图像分割的结果比较证实了改进算法的有效性和显著性.     

一种嵌入局部信息的快速KFCM聚类分割算法

针对核空间模糊局部C-均值聚类分割算法时间复杂性过大而不适合实时场合图像分割需要的问题,提出了一种核空间局部模糊C-均值聚类分割的快速算法。利用像素与其邻域像素之间的空间距离信息和灰度方差信息构造一种加权共生矩阵;将图像像素的一维直方图以及像素与邻域像素之间的二维共生直方图相结合构造了一种新的核空间模糊C-均值聚类分割目标函数,并对其推导获得隶属度和聚类中心迭代表达式;将图像像素采用该算法聚类所得隶属度进行邻域滤波处理,以便改善该算法的抗噪性能。实验结果表明,该分割算法相比核空间局部模糊C-均值聚类分割更有利于实时场合和大幅面图像分割的需要。     

Fuzzy spectral clustering with robust spatial information for image segmentation

In recent years, spectral clustering has become one of the most popular clustering algorithms in areas of pattern analysis and recognition. This algorithm uses the eigenvalues and eigenvectors of a normalized similarity matrix to partition the data, and is simple to implement. However, when the image is corrupted by noise, spectral clustering cannot obtain satisfying segmentation performance. In order to overcome the noise sensitivity of the standard spectral clustering algorithm, a novel fuzzy spectral clustering algorithm with robust spatial information for image segmentation (FSC_RS) is proposed in this paper. Firstly, a non-local-weighted sum image of the original image is generated by utilizing the pixels with a similar configuration of each pixel. Then a robust gray-based fuzzy similarity measure is defined by using the fuzzy membership values among gray values in the new generated image. Thus, the similarity matrix obtained by this measure is only dependent on the number of the gray-levels and can be easily stored. Finally, the spectral graph partitioning method can be applied to this similarity matrix to group the gray values of the new generated image and then the corresponding pixels in the image are reclassified to obtain the final segmentation result. Some segmentation experiments on synthetic and real images show that the proposed method outperforms traditional spectral clustering methods and spatial fuzzy clustering in efficiency and robustness.     

一种改进近邻传播聚类的图像分割算法

针对近邻传播（Affinity Propagation,AP）聚类算法存在运算复杂度高且未考虑数据点密度对聚类效果的影响的问题,提出一种改进的近邻传播聚类算法并应用于图像分割。首先,在度量数据点之间的相似性时,考虑到密度差异对数据点成为类代表点可能性的影响,利用密度聚类的思想设置偏向参数,同时引入数据点的空间邻近位置信息,充分利用图像信息,提高相似度矩阵构造的合理性,增强聚类的内聚性,并提高分割精度;其次,为降低计算相似度矩阵的复杂度,减小计算机内存开销,引入Nystr?m逼近策略求解相似度矩阵,提升了算法的效率。实验表明,改进后的算法与传统的近邻传播聚类算法相比获得了更好的图像分割效果。     

基于测地线的超像素谱聚类彩色图像分割

在图像分割中谱聚类算法得到了广泛的应用,但传统谱聚类算法易受到彩色图像大小和相似性测度的影响,导致计算量大和分割精度低的问题。为了解决这两个问题,提出一种新的基于超像素集测地线特征的谱聚类分割算法。该方法通过对彩色图像进行预分割得到超像素集,并以超像素集为基础构造加权图,利用测地线距离特征和颜色特征构造权值矩阵,最后应用NJW（Ng-Jordan-Weiss）算法得到最终的分割结果。对比实验结果表明该算法在分割精度和计算复杂度上都有较大改善。     

基于改进的相似度度量的谱聚类图像分割方法

针对传统谱聚类图像分割方法存在分割准确度不够高的缺点,提出一种基于改进的相似度度量的谱聚类图像分割方法。该方法首先使用超像素分割算法将图像预分割为一定数目的超像素集合,并构建以超像素为节点的图;然后融合超像素的协方差描述子、颜色信息、纹理信息、梯度信息以及边缘信息作为超像素的特征来度量超像素间的相似性,进而得到超像素的相似度矩阵;最后使用NJW算法对超像素图进行分割。大量的实验结果验证表明,改进的分割方法在分割精度上优于目前存在的无监督分割方法,并且在交互式分割的模式下,该方法可以准确分割出用户指定的目标。     

A local-spectral fuzzy segmentation for MSG multispectral images

In this article, a segmentation approach for cloud detection in Meteosat Second Generation (MSG) multispectral images is proposed. The proposed algorithm uses recursive segmentation that dynamically reduces the number of classes. This algorithm consists of two steps. First, an initial segmentation of the image is obtained using local fuzzy clustering. The clustering algorithm is formulated by modifying the similarity measure of the standard fuzzy c-means (FCM) algorithm. The new similarity function includes the spectral information as well as the homogeneity and spatial clustering information of each considered pixel. In the second step, a hierarchical region-merging process is used to reduce the number of image clusters. At each iteration, the segmentation algorithm proceeds with a new partition until the final result of the segmentation is obtained. The proposed method has been tested using synthetic and MSG images. It yields a compact and coherent segmentation map, with a satisfactory reproduction of the image contours. Moreover, the different types of clouds are well detected and separated with appropriate accuracy.     

结合空间信息的FCM聚类噪声图像分割方法

标准模糊C均值聚类算法由于没有考虑任何与图像空间连续性有关的信息,对噪声高度敏感,针对这一问题,提出一种基于图像空间信息的FCM聚类分割算法。该算法将图像像素的空间信息引入到相似性度量和隶属度函数中,其中空间信息由像素的相对位置和邻域内像素的特征决定。实验结果证明,该方法能有效地对含有一定噪声的图像进行分割,具有较好的抗噪性能。