基于图论的图像分割研究进展

基于图论的图像分割技术是近年来国际上图像分割领域的一个新的研究热点。该方法将图像映射为带权无向图,把像素视作节点,利用最小剪切准则得到图像的最佳分割。论文对图论方法用于图像分割的基本理论进行了简要介绍,并对当前图论方法用于图像分割的最新研究进展进行了综述。     

结合EFD与NCut的彩色图像分割方法

为了克服边缘流引导的各向异性扩散(EFD)方法过分割和归一化分割(NCut)方法计算复杂度高的缺点,提出结合EFD和NCut的彩色图像分割方法。首先利用EFD对图像进行预分割,然后将分割区域作为节点构建带权无向图G,用NCut对图进行全局最优化分类,并进行相应后处理,得到最终结果。由于图G是基于过分割区域而非像素点的,所以算法效率得到较大提高。另外,EFD方法可有效利用图像的局部信息,NCut方法则考虑到图像的全局特征,因此文中方法综合两者的优点。实验结果表明,文中方法能够取得较好的分割效果。     

含有大片天空区域图像的去雾算法

为提高包含天空区域图像的去雾效果,解决暗原色先验原理去雾容易导致天空区域色彩失真以及图像整体亮度较暗的问题,针对含有大片天空的图像,提出一种基于天空分割和色调映射的图像去雾算法.在HSI颜色空间中利用图像众数和图像连通区域提出天空识别算法,分割出天空与非天空区域;然后根据暗原色先验原理分别求取二者透射率,并在天空区域完成大气光值的估计;最后在RGB空间中利用大气散射模型复原图像,并经过改进的自适应色调映射得到最终的去雾图像.采用合成雾图、实景雾图和网络收集雾图进行实验的结果表明,该算法在主观视觉和客观指标方面均能得到质量更好的去雾图像.     

HSI和区域生长结合的火灾图像分割方法

森林火灾图像分割是火灾特征和识别的重要前提,其分割结果将直接影响到火灾识别的准确率。针对常用的图像分割方法进行了分析,在此基础上提出了HSI模型和区域生长结合的森林火灾图像分割方法。该方法首先将原图像转换到HSI空间,提取图像中H、S、I分量;然后在原图像中选取种子,并对其H、S、I分量图像进行区域生长;最后对各分量区域生长后的图像进行合并,最终得出分割图像。并与常用分割方法仿真结果进行了比较,试验结果表明：该算法对森林火灾分割精度高、抗扰性好且应用范围广泛,对森林火灾分割、识别具有重要意义。     

基于等周算法的图像分割

采用一种基于图论的等周算法对图像的分割进行了研究。首先利用等周算法对静止图像进行分割,并与边缘检测和区域检测的两种分割方法进行结果比较;接着利用等周算法并结合数学形态学处理对图像序列的分割进行了研究。实验结果表明：等周算法不仅可用于静止图像的分割,也可应用于图像序列的分割。基于等周算法可获取更为精确的分割结果,是一种快速的图论分割方法。并且结合形态学处理可对低对比度的目标获取好的分割结果。     

一种基于Multiway cut的多对象图像分割*

多对象分割是图像处理中的一个难题,基于Multiway cut的图像分割是一种人工交互式多对象分割方法,能够实现图像的粗分割和精确分割。使用分水岭分割图像,把图像分割为属性相似的小区域;根据交互建立节点层次图,构建带权无向网络;不同层次的节点参与不同的运算,采用Multiway cut迭代分割;交互和分割可以多次执行,直至满足用户的要求。实验结果表明,该方法人工参与方便,准确度得到提高,速度满足现场操作的要求。     

结合显著性的主动轮廓图像分割

传统的主动轮廓方法无法突出分割区域的显著性,同时在由显著性检测算法所得到的显著图中目标具有较高的信噪比,因此提出结合显著性的主动轮廓图像分割。通过线性光谱聚类分割得到超像素,以超像素为处理单位利用基于图论的流形排序算法获得较好的显著图;将高斯混合模型引入到主动轮廓的曲线演化过程中,计算曲线内外的平均灰度值,从而通过高斯混合模型和显著性信息得到了新的主动轮廓能量方程,并运用水平集方法指导分割,获得最终的分割结果。实验结果表明,提出的图像分割方法可以对图像进行快速和有效的分割。     

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.     

结合图论的JSEG彩色图像分割算法

静态图像压缩标准（ JSEG）分割算法是一种经典的图像分割方法,它充分考虑到了图像的局部信息,可以获得比较精确的分割边界。但JSEG算法在分割过程中计算量相当大并且分割结果容易出现过分割现象。由此,文中提出一种结合图论的JSEG图像分割算法。首先去除JSEG算法中在多个尺度上反复计算J值的过程,改为仅在一个小尺度上进行计算。其次,在得到的J图上使用K-means方法进行聚类,分割得到过分割区域。最后,将分割后的小区域对应为图中的点,进而利用图理论的方法进行区域合并。实验结果表明新算法具有高精度和低复杂度的优势。     

基于PCA的彩色印刷图像色彩分割算法

针对彩色图像的印刷过程中,原图像的色彩分割问题,提出了基于PCA(主成分分析)并结合其它典型彩色图像分割方法的新分割算法;该算法首先利用PCA算法把图像分解为主特征分量和残特征分量两分量图;然后采用二次分水岭算法对残特征分量图进行分割;利用K-Means算法对主特征分量图进行聚类初分割,接着对聚类初分割后的图像进行相似色彩区域融合;最后把分割后的两分量图的进行融合,得到最终的分割结果图;该算法可以应用于彩色印刷图像的色彩自动分割和彩色印刷过程的自动色彩控制中。     

RoboCup足球赛彩色视觉系统及其滤波算法

为了满足机器人足球赛对视觉识别子系统高精确度的要求 ,介绍了一种参加RoboCup小型组比赛的计算机视觉子系统和滤波算法。为了快速地识别场上信息,本文采用了一种基于HSI色彩空间利用阈值向量分割图象的方法,这种方法先用阈值法将HSI色彩空间分成若干个子集,通过象素点与子集的位 “与”运算确定象素点的颜色。由于噪声的影响,总伴随目标识别不出来的情况,本文基于航迹预测的原理,提出了一种快速的动态窗口图像滤波方法。实验结果表明该方法可以有效地提高视觉系统的识别精度。     

基于感知颜色空间的透明度估计方法

提出一种用于自然图像抠图的高效的基于感知颜色空间的透明度估计方法。在用户指定图像的未知区域后,对于其中的任意一点,估计出该点的前景颜色分量和背景颜色分量,把该点RGB颜色的亮度信息和色度信息分开。分别估计出该点的亮度透明度分量和色度透明度分量,将这2个透明度分量的加权平均作为该点的最终透明度值。     

基于RWR的自然图像抠图

提出了一种基于图论的自然图像抠图方法。该算法首先在图像上建立图的模型,并用不同颜色标记目标种子点和背景种子点;接着采用有重启概率的随机游走方法计算像素点之间的相似性,进而提出一个线性概率模型;最后求解模型并分别估计前景和背景物体。与目前的抠图方法相比,该算法具有以下特点：将RWR方法结合图论用于自然图像抠图中;减小了RWR算法在图像分割中迭代求逆的高复杂度,大大提高了抠图速度;解决了“弱”边界的问题。     

HSI空间亮度信息的多尺度Retinex图像增强研究

彩色图像增强可以提高图像的亮度,增强图像的对比度和细节,同时使得图像颜色更加逼真自然,并且较少失真,在遥感、医学、刑侦、电视与多媒体等许多方面具有良好的应用前景和重要的理论研究意义。提出基于HSI空间亮度信息的多尺度Retinex图像增强算法（HSI_MSR）,算法通过对HSI颜色空间模型的分析,通过增强HSI模型中I分量,将HSI模型转换到RGB模型,得到增强后的彩色图像。通过仿真实验可知HSI_MSR算法可以较好地提高图像的视觉特性,亮度适合人眼观察,细节较为丰富,使得图像颜色更加逼真自然。     

基于模糊C均值聚类的多分量彩色图像分割算法

以模糊C均值(FCM)聚类理论为基础,选用符合人眼视觉特性的HSI颜色空间,提出了一种新的多分量彩色图像分割算法。该算法首先结合数据分布特点确定出H分量与I分量的初始聚类中心;然后利用FCM聚类技术对H分量、I分量进行分类处理,以得到不同分量的像素点隶属度;最后,将所得到的不同分量像素点隶属度组织成2维特征,并以此进行模糊聚类图像分割。实验结果表明,该算法可有效提高图像分割效果,其分割结果优于传统FCM聚类图像分割方案。     

一种稳健的足球机器人目标识别算法

视觉系统是类人足球机器人获取环境信息的主要途径。在比赛中,受场地光照等比赛环境的影响,用传统的分割识别算法难以达到满意的效果。文中提出一种结合目标颜色和形状信息的识别算法。该算法在HSI空间执行基于颜色信息的快速阀值分割,获取目标像素,并且加入了自适应阀值更新,然后利用目标像素和目标形状信息执行优化边缘检测识别目标,最终获得目标在图像中准确的位置信息。实验证明：该算法能长时间在不同光照条件下稳定获取对象在图像中的位置信息,满足实时性的要求。     

基于S分量指数加权H分量的圆形直方图阈值法

HSI颜色空间可以用三维空间下的圆锥模型进行解释,基于HSI颜色空间的H分量圆形直方图实现彩色图像分割具有可行性。针对HSI颜色空间的H分量圆形直方图毛刺较多以及相关阈值选取准则分割精度较低的问题,给出S分量指数加权H分量的直方图公式,利用S分量信息对H分量直方图的毛刺进行平滑处理,并通过分析给出指数加权因子的最优取值。在此基础上,提出一种圆形直方图阈值分割法,通过对整个圆形直方图进行整体角均值计算而得出新的阈值选取准则。实验结果表明,该圆形直方图阈值分割法具有有效性,在测试数据集上,与3个圆形最大熵阈值分割法以及2个阈值分割准则相比,所提方法的像素精度值平均提高3.2%,结构相似度值平均提高2.5%。     

K均值和最大加权熵在彩色图像分割中的应用

K均值算法属于聚类方法的一种,常用于图像分割。针对如何确定最优聚类数K这一关键问题,在彩色图像的HSI颜色空间中,以马氏距离为距离测度进行K均值聚类,从信息论的角度出发,利用最大加权熵定义了一个目标函数,将最优聚类个数K的求取转换为目标函数的寻优,实现了彩色图像的无监督分割。该方法原理简单,易于实现,能获得比传统方法更好的分割效果。     

基于图正则自适应联合协同表示的高光谱图像分类

针对由于空间信息利用不充分而导致的高光谱图像分类精度较低的问题,提出一种基于图正则自适应联合协同表示的高光谱图像分类算法.首先,采用双边滤波操作对高光谱图像进行空间信息提取,以充分挖掘每个像素的空间信息;其次,在联合协同表示的目标函数中引入图正则约束项,以保持高光谱数据的流形结构;再次,一方面利用图像分割来自适应调整空间邻域的形状,另一方面通过对中心像素的空间近邻赋予不同的权重,提出一种自适应空间-光谱特征融合策略;最后,基于误差最小原则,给出测试样本的类别标签.在两个高光谱数据集上的实验结果表明,所提出算法的整体分类精度分别达到98.50%和97.30%.     

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。