基于局部连接度和差异度算子的水平集纹理图像分割

目的 复杂纹理的图像分割一直是图像分割的难题,现有的一些纹理图像分割方法主要通过提取图像确定方向的灰度变化特征或者提取图像的局部灰度相似性特征得到特征图像,从而进行纹理图像的分割,然而,自然纹理中普遍存在局部形态相似和方向不确定的现象,导致现有方法不能准确地分割纹理图像。方法 本文提出局部连接算子和局部差异算子来描述局部纹理的形态相似性和局部纹理的差异度。一方面,通过设定一定阈值,将局部区域的灰度差异分为两类,分析两类差异的分布特征,从而提取图像的形态特性及局部连接度算子;另一方面,设置一种无方向性的灰度差异分析算子,提取图像局部的灰度差异值从而得到局部差异度算子。两个算子结合以更好地提取纹理图像的局部特征,然后通过融合局部相似度特征、局部差异度特征和灰度信息,构造水平集能量泛函,进而通过最小化能量泛函实现纹理图像分割。结果 相比基于Gabor变换、结构张量、局部相似度因子的纹理分割方法,提出的局部算子能够更好地区分自然图像的不同纹理区域,且对实验图像的平均分割准确率高达97%,远高于其他方法。因此,提出的模型对于自然纹理图像具有更好的分割效果。结论 本文提出了两种新颖的纹理特征局部描述子：局部连接度算子和局部差异度算子,能够有效地提取纹理特征,且有一定的互补性。实验表明,提出的方法对于复杂自然纹理图像具有良好的分割效果。     

Gabor小波和改进LBP的零件表面粗糙度识别

目的 为了提取零件表面图像的纹理特征并对其表面粗糙度分类识别,有效提高识别的正确率,提出了联合Gabor小波和改进局部二值模式(LBP)的纹理特征提取方法。方法 针对传统LBP算子忽略了邻域内灰度差幅值特征的问题,提出了M_LBP(magnitude considered LBP)算子。采用Gabor小波对零件表面图像滤波,并计算各子图像 Gabor幅值特征GMM(Gabor magnitude maps)。应用M_LBP算子计算各GMM的M_LBP特征谱,进而构造得到零件表面图像的纹理特征向量,最后通过KNN(K-nearest neighbor)算法对零件粗糙度分类识别。结果 本文提出的算法有效细化了表面图像纹理特征,对粗糙度差别为0.2 μm的零件识别准确率达到98%,远高于利用传统LBP算子提取的纹理信息的识别准确率。结论 本文提出了一种有效细化LBP纹理特征的M_LBP算子,并通过与Gabor小波的结合,突破了传统LBP算子尺度、方向单一,幅值信息被忽略的局限性,能实现较高精度的粗糙度识别。     

广义统计区域合并的SAR图像浮筏养殖信息提取

目的 海水浮筏养殖是海域使用动态监测中的重要类型,合成孔径雷达（SAR）卫星遥感影像可以克服海洋气象环境的影响,有效反映浮筏养殖区域。由于浮筏养殖信息受乘性相干斑噪声污染严重,为了降低噪声敏感性,改进得到广义局部二值模式（GLBP）,进而将其用于改进广义统计区域合并算法（GSRM）,构建以GLBP_GSRM为核心的多特征集成模型,得到更具纹理一致性的超像素,实现浮筏养殖信息精确提取。方法 根据SAR数据的乘性噪声特性改进局部二值模式算子得到GLBP算子,将其加入GSRM的合并准则中,结合纹理信息的超像素分割能得到更具纹理一致性的超像素,有效抑制相干斑噪声。进而利用非下采样轮廓波变换得到轮廓信息丰富数据特征,使用FCS（fuzzy compactness and separation）算法聚类实现浮筏养殖信息的无监督提取。结果 实验选取辽宁省长海县邻近海域作为研究区域,针对C波段的Radarsat-2 SAR和X波段的TerraSAR图像,分别比较同一图像不同区域和不同图像同一区域的提取结果,结合实地现场调查结果表明所提模型对不同类型SAR图像均能精确无监督地提取浮筏养殖信息,分类精度均高于85%,明显优于经典无监督算法,验证模型的有效性。结论 所提模型充分集成纹理特征、空间特征和轮廓特征,有效解决相干斑噪声干扰信息提取的问题,针对不同类型SAR遥感图像,均能在复杂的海洋背景中实现有效地无监督浮筏养殖信息提取,提高海水养殖自动监测准确度。     

Log-Gabor小波和分数阶多项式KPCA的火焰图像状态识别

目的 为了进一步提高锅炉燃烧火焰图像状态识别的性能,提出了一种基于Log-Gabor小波和分数阶多项式核主成分分析(KPCA)的火焰图像状态识别方法。方法 首先利用Log-Gabor滤波器组对火焰图像进行滤波,提取滤波后图像的均值和标准差,并构成纹理特征向量。然后使用分数阶KPCA方法对纹理特征向量进行降维,并将降维后的纹理特征向量输入支持向量机进行分类。结果 本文与基于Log-Gabor小波特征提取以及2种基于Gabor小波特征提取的方法相比,本文方法的分类识别正确率更高,分类精度为76%。同时,第1主分量方差比重与核函数参数d之间满足递增关系。本文方法能够准确地提取火焰图像纹理特征。结论 本文提出一种对锅炉燃烧火焰图像进行状态识别的方法,对提取的火焰图像纹理特征向量进行降维并进行分类,可以获得较高的分类精度。实验结果表明,本文方法分类精度较高,运行时间较短,具有良好的实时性。     

面向RGBD图像的标记分水岭分割

目的 针对分水岭分割算法中存在的过分割现象及现有基于RGB图像分割方法的局限,提出了一种基于RGB图像和深度图像(RGBD)的标记分水岭分割算法。方法 本文使用物体表面几何信息来辅助进行图像分割,定义了一种深度梯度算子和一种法向量梯度算子来衡量物体表面几何信息的变化。通过生成深度梯度图像和法向量梯度图像,与彩色梯度图像进行融合,实现标记图像的提取。在此基础上,使用极小值标定技术对彩色梯度图像进行修正,然后使用分水岭算法进行图像分割。结果 在纽约大学提供的NYU2数据集上进行实验,本文算法有效抑制了过分割现象,将分割区域从上千个降至数十个,且获得了与人工标定的分割结果更接近的分割效果,分割的准确率也比只使用彩色图像进行分割提高了10%以上。结论 本文算法普遍适用于RGBD图像的分割问题,该算法加入了物体表面几何信息的使用,提高了分割的准确率,且对颜色纹理相似的区域获得了较好的分割结果。     

面向烟雾识别与纹理分类的Gabor网络

目的 通过烟雾检测能够实现早期火灾预警,但烟雾的形状、色彩等属性对环境的变化敏感,使得烟雾特征容易缺乏辨别力与鲁棒性,最终导致图像烟雾识别、检测的误报率与错误率较高。为解决以上问题,提出一种基于Gabor滤波的层级结构,可视为Gabor网络。方法 首先,构建一个Gabor卷积单元,包括基于Gabor的多尺度、多方向局部响应提取和跨通道响应浓缩;然后,将Gabor卷积单元输出的浓缩响应图进行跨通道编码并统计出直方图特征,以上Gabor卷积单元与编码层构成了一个Gabor基础层,用于提取多尺度、多方向的基础特征,对基础层引入最大响应索引编码和全局优化能生成扩展特征;最后,将基础和扩展特征首尾相连形成完整烟雾特征,通过堆叠上述Gabor基础层能形成一个前馈网络结构,将每一层特征首尾相连即可获得烟雾的多层级特征。结果 实验结果表明,此Gabor网络泛化性能好,所提烟雾特征的辨别力在对比实验中综合排名第一,所提纹理特征的辨别力在两个纹理数据集上分别排名第一与第二。结论 所提Gabor网络能够实现多尺度、多方向的多层级纹理特征表达,既能提高烟雾识别的综合效果,也可提高纹理分类的准确率。未来可进一步研究如何降低特征的冗余度,探索不同层特征之间的关系并加以利用,以期在视频烟雾实时识别中得到实际应用。     

结合非监督分类和几何—纹理—光谱特征的高分影像道路提取

目的 目前针对复杂场景高分辨率遥感影像道路提取多采用监督分类方法,但需要人工选择样本,自动化程度低且具有不稳定性。基于像元级的方法,提取完整度低且易产生椒盐噪声;面向对象的方法易产生粘连问题。为了提高道路提取的完整度、准确度和自动化程度,提出一种基于非监督分类和几何—纹理—光谱特征的道路提取方法。方法 首先考虑光谱特征利用非监督分类进行初步分割,结合基于纹理特征分类的结果得到初始道路区域。然后根据道路特征建立一套完整的非道路区域滤除体系：边缘滤波断开道路和非道路的连接、纹理滤波滤除大面积非道路区域、形状滤波去除剩余小面积非道路区域。最后利用张量投票算法得到连贯、平滑的道路中心线。结果 选择复杂场景下的高分辨率IKONOS影像和QuickBird影像进行实验,与国内外基于像素和面向对象的两种有代表性的道路提取方法进行对比,采用完整率、正确率、检测质量3个评价指标进行定量评价。实验结果表明该方法相比于其他算法在完整率、正确率和检测质量上平均提高26.61%、5.57%和26.77%。定性分析结果表明,本文方法可以有效改善椒盐噪声和粘连现象。此外本文方法的自动化程度更高。结论 提出了一种基于非监督分类和几何—纹理—光谱特征的高分辨遥感影像道路提取方法,非监督相对于监督分类的方法有更高的自动化程度,复杂场景下的道路提取融合几何—纹理—光谱特征有效避免了基于像元级道路提取易产生的椒盐噪声现象和面向对象道路提取易产生的粘连现象。该方法适用于高分辨率遥感影像城市道路提取,能够得到较高的完整度、准确度以及自动化程度。非监督分类和多特征结合的道路提取方法有广阔的应用前景。     

基于二维Gabor滤波器的胶带撕裂检测

现有的基于机器视觉技术的胶带撕裂检测方法处理背景纹理复杂的图像时易将撕裂痕迹相对背景纹理不明显的缺陷区域误判为无缺陷,且检测结果噪点较多,不易识别。针对上述问题,提出了一种基于二维Gabor滤波器的胶带撕裂检测方法。该方法采用Gabor滤波对胶带图像进行处理,得到多幅Gabor滤波处理图;通过Gabor优化选择方法,以变异系数为基础构建新的代价函数,选取最优滤波通道,突出撕裂区域纹理特征;利用Sobel算子分别提取水平和垂直方向的撕裂区域纹理特征,得到2个方向的梯度图,对所得梯度图进行自乘归一化操作,增强纹理信息,采用像素加权平均法融合2幅图像;将得到的融合图像通过自适应阈值二值化的方法进行阈值分割,并利用形态学技术对待检测图像进行胶带撕裂检测。检测结果表明,改进后的Gabor优化选择方法比原Gabor优化选择方法和基于Sobel算子的纵向撕裂检测方法漏检率更低,可以检测出背景纹理复杂的胶带缺陷图像中的所有缺陷,并且检测结果清晰,撕裂区域轮廓特征保留较为完好。     

基于多通道Gabor滤波器的纹理图像非监督分类

提出了一种快速、实用的Gabor滤波器设计方法.首先根据人类视觉特性选定Gabor滤波器的频率带宽参数,利用图像大小确定滤波器的中心频率,构造一组多通道的Gabor滤波器在时域和频域中提取图像多方向和多分辨率的Gabor能量特征,对特征空间进行非线性变换和Gauss滤波处理,最后通过K means方法实现纹理图像的分割.实验结果表明,该方法能有较好的纹理分割效果.     

基于GLCM与自适应Gabor滤波器组的纹理图像分割

基于Gabor滤波器的纹理图像分割算法存在参数难以选择的问题。为此,提出一种预测图像纹理类型数与Gabor滤波器组参数的分割算法。将图像分割成大小相等的区域块,根据各类纹理特性预测Gabor滤波器组参数,利用各区域块的纹理特征向量预测纹理类型数,并使用预测的滤波器组提取图像纹理特征,通过预测的纹理类型数对图像进行聚类分割。实验结果表明,该算法能以较高的精度与较快的速度分割纹理图像,且受纹理类型数量影响较小。     

基于EMD细化四元数谱的纹理分割

提出一种基于EMD细化四元数谱的无监督纹理分割方法。创新之处在于：首先采用二维可分离EMD分解提高各图像成分的四元数Fourier频域特征的分离度;再使用四元数Gabor滤波器组进行解析特征提取;最后利用新的模糊C均值聚类评价函数实现无监督的纹理分割。实验结果证明了该方法的有效性。     

无监督模糊C均值聚类自然图像分割算法

提出一种基于无监督模糊C均值聚类的彩色自然图像分割算法。使用置信区间交集准则自适应得到Gabor滤波器中各个像素点对应的尺度,并以该自适应尺度为依据,计算相应的自适应方向、频率以及相位;使用该自适应Gabor滤波方法分别对各通道进行纹理分析得到相应的纹理图像。提出一种快速的基于多项式分割的方法对各个纹理图像进行分析,确定聚类数目,并使用无监督模糊C均值聚类算法得到最终的分割结果。实验结果表明,该算法能够很好地克服图像纹理对于分割结果的影响,有效区分目标与背景,分割结果具有较高的分割精度,是一种有效的自然彩色图像分割方法。     

基于四元数Gabor滤波的彩色纹理特征提取

现有的彩色图像纹理特征提取方法是将彩色图像转换为灰度图像或者对彩色图像进行分通道处理,这样的处理方法会丢失原图像的颜色信息和各通道间的相关性,导致特征图像的纹理特征和原图像的纹理特征差异较大。基于上述问题,提出了一种四元数Gabor彩色纹理特征提取方法。首先,根据Gabor滤波和四元数欧拉公式,推导出四元数Gabor滤波,并将彩色图像用四元数矩阵表达;其次提出四元数Gabor滤波卷积算法处理彩色图像,得到多尺度多方向的彩色纹理特征图像;最后对得到的彩色纹理特征图像进行Tamura统计特征的提取。实验结果表明,该方法可以很大程度地保留原图像的粗糙度、对比度和方向度等纹理特征,同时可以提取到原图像的颜色信息。在转化为灰度图像后,该方法在保留粗糙度、对比度和方向度等纹理特征方面优于传统Gabor方法和LBP方法。     

基于Gabor小波变换的无监督纹理图像分割

本文提出了一种基于Ｇａｂｏｒ小波变换的无监督纹理分割方法,该方法首先对纹理图像进行Ｇａｂｏｒ小波变换,再经过一组Ｇａｕｓｓ波波器滤波,然后将得到的纹理特征送入由Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络构成的无监督分类器,最后得到纹理分割结果。实验和分析表明,该方法对于不同的纹理图像都具有良好的分割效果。     

基于EMD分解的四元数域无监督纹理分割

提出了一种基于EMD分解的四元数域无监督纹理分割方法。首先采用二维可分离EMD分解提高各图像成份的四元数Fourier频域特征的分离度，再使用四元数Gabor滤波器组进行解析特征提取，最后利用新的模糊c均值聚类评价函数实现无监督的纹理分割。实验结果验证了该方法的有效性。     

Image saliency detection using Gabor texture cues

Image saliency analysis plays an important role in various applications such as object detection, image compression, and image retrieval. Traditional methods for saliency detection ignore texture cues. In this paper, we propose a novel method that combines color and texture cues to robustly detect image saliency. Superpixel segmentation and the mean-shift algorithm are adopted to segment an original image into small regions. Then, based on the responses of a Gabor filter, color and texture features are extracted to produce color and texture sub-saliency maps. Finally, the color and texture sub-saliency maps are combined in a nonlinear manner to obtain the final saliency map for detecting salient objects in the image. Experimental results show that the proposed method outperforms other state-of-the-art algorithms for images with complex textures.     

模糊相关图割的非监督层次化彩色图像分割

目的 基于阈值的分割方法能根据像素的信息将图像划分为同类的区域,其中常用的最大模糊相关分割方法,因能利用模糊相关度量划分的适当性,得到较好的分割结果,而广受关注。然而该算法存在划分数需预先确定,阈值的分割结果存在孤立噪声,无法对彩色图像实施分割的问题。为此,提出基于模糊相关图割的非监督层次化分割策略来解决该问题。方法 算法首先将图像划分为若干超像素,以提高层次化图像分割的效率;随后将快速模糊相关算法与图割结合,构成模糊相关图割2-划分算子,在确保分割效率的基础上,解决单一阈值分割存在孤立噪声的问题;最后设计了自顶向下层次化分割策略,利用构建的2-划分算子选择合适的区域及通道,迭代地对超像素实施层次化分割,直到算法收敛,划分数自动确定。结果 对Berkeley分割数据库上300幅图像进行了测试,结果表明算法能有效分割彩色图像,分割精度优于Ncut、JSEG方法,运行时间较这两种方法也提高了近20%。结论 本文算法为最大模糊相关算法在非监督彩色图像分割领域的应用提供指导依据,能用于目标检测和识别领域。     

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。     

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。