连续最大流图像分割模型及算法

最大流模型是图像分割领域的强有力工具. 最近几年, 一种基于连续的最大流模型被提出并有效应用于图像分割. 然而, 该模型的空间流约束变量为全局常数, 未与图像的结构特征相联系. 同时, 源和汇的初始值计算量大, 模型的数值实现效率不甚理想. 针对这些问题, 本文结合图像的结构、统计特征和和预处理算法(包括分片常数算法和最大类间方差－直方图算法), 给出了连续最大流图像分割模型及算法. 实验结果验证了该模型和算法的有效性.     

基于塔形信息的空间约束FCM图像分割算法

为使传统模糊C均值(FCM)算法更加适用于图像分割,提出一种基于塔形信息的空间约束图像分割算法。引入塔形结构减少运算时间,并将其用于求解隶属度,在FCM算法的目标函数中,添加不含任何参数的约束项,以约束像素邻域空间信息。实验结果表明,该算法能保留图像的细节信息,提高图像的分割质量。     

带空间约束的邻域中值加权FCM图像分割算法

在聚类分析过程中,欧氏距离是最为常用的距离度量方法,而传统的基于欧氏距离的图像分割方法没有综合考虑空间信息和邻域特征等因素。提出了一种用邻域中值加权欧氏距离替代欧氏距离的度量方法,同时植入像素空间约束信息,这样可以利用更多的图像空间信息来改善图像分割质量。通过对多幅图像的分割实验结果表明,与已有的算法相比,本算法不仅能提升图像分割效果,具有更好的噪声抵抗性,同时能加速算法的收敛速度,从而提高了分割效率。     

基于空间约束的模糊C均值聚类肝脏CT图像分割

传统模糊C均值（FCM）聚类算法应用于肝脏CT图像分割时仅考虑像素本身特征,无法解决灰度不均匀造成的影响以及肝脏边界模糊造成的边界泄露的问题。为解决上述问题,提出一种结合空间约束的模糊C均值（SFCM）聚类分割算法。首先,使用二维高斯分布函数构建卷积核,利用该卷积核对源图像进行空间信息提取得到特征矩阵;然后,引入空间约束惩罚项,更新并优化目标函数得到新的迭代方程;最后,通过多次迭代,完成对肝脏CT图像的分割。实验结果表明,SFCM算法分割具有灰度不均匀和边界粘连的肝脏CT图像时得到的肝脏轮廓形状更加规则,准确率达到92.8%,比FCM和直觉模糊C均值（IFCM）算法的分割准确率分别提升了2.3和4.3个百分点,过分割率分别降低了4.9和5.3个百分点。     

基于区域相似性的活动轮廓SAR图像分割

为了克服传统活动轮廓SAR分割模型高度依赖统计分布假定的缺点,结合基于成对相似性的图划分方法和几何活动轮廓模型的优点,提出了基于区域相似性的活动轮廓SAR分割模型.首先将原始图像过分割成同质子区域集;然后结合强度和纹理信息真实度量子区域的成对相似性,并以此定义能量泛函;最后利用基于过分割的规则化和快速曲线演化实现SAR图像的有效分割.真实SAR图像的实验结果表明,该模型能快速、准确地得到SAR图像的分割结果.     

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.     

超平面树:度量空间中相似性搜索的索引结构

相似性搜索是从数据库中检索出同给定数据对象相似的数据对象，已有的基于R-tree的相似性搜索，当搜索空间的维的个数较小时效率较高，但当搜索空间的维的个数较大时则效率很低．针对此问题，提出了新的度量空间分割方法和索引结构pgh-tree，利用数据对象与很少几个固定参考对象的距离之差进行数据分割和索引，产生一个平衡的索引树．在此基础上，提出了新的算法，利用查询数据对象与固定参考对象的距离之差过滤掉大部分的不相关数据，具有较小的I／O代价和距离计算复杂性，平均复杂性为θ(n^0.58)，是目前复杂性最小的相似性搜索算法．另外还讨论了基于pgh-tree的最近相邻点搜索策略．     

基于因果约束的Transformer医学图像分割方法

【目的】数据分布对深度学习模型的性能影响较大。模型学习了与分割目标无关的特征后,这些无关特征通常不适用于新的数据集,从而导致模型泛化能力不足。【方法】为缓解这一问题,本文提出基于因果约束的Transformer医学图像分割方法。以MCRformer为网络主体,利用形态约束流模块提取形态约束先验信息,网状Transformer进一步提取局部信息和网络各层次信息,并加入因果约束模块降低目标区域相关特征和无关特征之间的相关性,通过形态先验和因果先验信息为模型选出具有代表性的特征,最终提高分割性能。【结果】在公开数据集Synapse上,Dice相关系数和Hausdorff距离的均值分别达到了80.01%和19.39 mm,在公开数据集ACDC上,Dice相关系数均值达到了90.95%,优于其他对比方法。【结论】实验证明,本文提出的方法可以有效提升CT和MRI中多器官的分割性能,并验证因果约束模块在不同模型上的有效性。     

一种快速的空间约束混合模型图像分割算法

采用滤波方法在EM算法中引入像素的位置信息,利用图像减采样方法以提高EM算法的收敛速度。为了避免小样本情况下混合分量选择的不稳定性问题,在所给出的受位置约束混合模型基础上,对采样数据进行加权处理。该方法在获得与原始分辨率分割效果相接近的情况下,能够明显地提高算法的运行速度。     

空间约束和距离改进的FCM图像分割算法

针对传统FCM算法在图像分割应用中抗噪性差的问题,提出一种基于空间约束和子空间距离的模糊C-均值聚类算法。该算法在原FCM公式的基础上加入一个包含空间领域信息的约束项,使得整体上相邻像素点趋于同一类时,目标函数最小。并将原FCM的欧氏距离替换为点到聚类子空间的距离,以达到更精准的聚类效果。人造图像和自然图像的分割实验结果表明,该方法明显优于标准的FCM算法,具有很好的抗噪性能。     

FCM与马氏空间约束条件下的快速图像分割技术研究*

提出了一种FCM与马氏空间约束的快速图像分割技术.在FCM图像分割算法的基础上,引入了Markov 随机场用以描述图像分割中的空间约束信息,并通过多级级联的方式获得最后的图像分割结果.这样既克服了传统模糊C均值聚类算法只考虑图像中的数值特征信息,忽略像素间的空间约束关系的缺点,又最大限度地保证了分割算法计算的简单有效性.实验证明,与其他模糊C均值聚类算法相比,本文方法有更好的可靠性与有效性.     

基于空间相关性的图像分割算法研究

提出一种充分利用图像的空间相关性来达到高效快速地进行图像分割的新方法。利用均值漂移算法对图像进行分割形成过度分割的区域,并使这些区域保持理想的边缘和空间相关部分,用图结构表示的区域相邻图来代替分割的区域。和K-均值算法的思想一样,迭代循环置信传播算法以其具有收敛速度快的特点被用于最小化开销函数、整合过度分割的区域和获得最终的分割结果。基于分割区域而不是图像像素的图像聚类分割方法可降低噪声敏感性,同时提高图像分割质量。与FCM和MRF算法相比较,该算法在复杂场景图像中显示了更好的分割性能。     

基于结合空间信息的FCM聚类的分水岭图像分割

提出了一种分水岭变换和结合空间信息的FCM聚类相结合的图像分割方法。方法采用基于图论的结合区域特征信息和空间信息的距离度量,以分水岭变换得到的图像分割小区域为节点构建一个连通加权图,通过计算图上不同节点之间的最短路径来度量不同区域之间的相似程度,从而实现过分割小区域的合并。该方法综合考虑了区域的特征之间的差异和空间位置的差异,与传统的FCM聚类方法在特征空间进行聚类相比,具有较强的噪声抑制能力。图像分割的实验结果证明了该算法的可行性和有效性。     

一种基于自适应空间信息改进FCM的图像分割算法

为了更好地改善图像分割效果,提出一种自适应空间信息的模糊聚类算法(adaptive spatial information fuzzy clustering,ASIFC).算法将图像空间信息与FCM算法相结合,改进了FCM算法的目标函数;使用信息最大化识别噪声数据和消除异常值.在合成图像和核磁共振脑部图像数据库Brainweb上的实验结果表明,该算法能自适应地实现图像分割,有效识别噪声数据,解决了FCM的空间信息缺乏问题,增强了算法的鲁棒性,相比其他几种较新的聚类算法,取得了更好的分割效果.     

马尔可夫随机场约束下的PCM图像分割算法

与模糊c均值（FCM）算法相比较,可能性C均值（PCM）聚类算法具有更好的抗干扰能力。但PCM聚类算法对初始化条件很敏感,在聚类的过程中很容易导致聚类结果一致性,并且没有考虑到像素的空间信息,用在图像分割尤其是多目标图像分割上效果极不稳定。在PCM算法的基础上,利用Markov随机场中的邻域关系属性,引入先验空间约束信息,建立包含灰度信息与空间信息的新聚类目标函数,提出马尔可夫随机场与PCM聚类算法相融合的图像分割新算法（MP．CM算法）。实验结果表明,在多目标图像分割上利用MPCM算法可以取得比PCM更好的分割效果。     

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。     

基于空间模式聚类的彩色图像分割

采用了一种基于空间模式聚类的方法,它将图像中的每个像素看成是一个模式,每个模式既体现了所代表像素的空间信息,又包括了像素的颜色信息。这样,对像素的聚类,转变成为对模式的聚类,聚类过程考虑了彩色图像空间中的三个颜色分量。经过实验,此方法能够比较好的对一些彩色图像进行聚类图像分割。     

基于相似性的中智学图像分割方法

针对传统图像分割算法抗噪性差的问题,提出基于相似性的中智学图像分割方法。该方法在中智学基础上,利用图像信息的不确定性,结合相似性运算对图像信息进行处理。根据像素点的不确定性,图像在中智学领域内经相似性运算和图像增强后,利用聚类将其分割。实验结果显示,该方法可以有效剔除噪声,提高图像的信噪比,对合成图像分割错误率仅为0.110 7,低于其他方法,表明本方法在抗噪性以及图像分割效果上比其他方法更为理想。     

结合基因表达式编程与空间模糊聚类的图像分割

目的 针对模糊C-均值聚类图像分割方法存在的对初始值敏感及抗噪性能差的问题,提出一种结合基因表达式编程与空间模糊聚类的图像分割方法。方法 首先,利用基因表达式编程算法对图像进行初次分割,即将聚类中心编码成染色体,通过适应度评价引导搜索获得优化的聚类中心;然后在隶属度计算中引入空间函数,以初次分割结果作为初始值,使用空间模糊聚类对图像进行二次分割。结果 对加噪的合成图像和Berkeley图像的分割实验显示,本文方法在聚类划分系数（VPC）、聚类划分熵（VPE）和峰值信噪比（PSNR）等评价指标上总体性能优于经典的模糊C-均值聚类和空间模糊C-均值聚类分割算法,其中VPC值平均高出0.062 4和0.061 1,VPE值平均降低0.117 0和0.101 1,而PSNR值平均提升了约13.312 1 dB和3.308 4 dB;在对Berkeley图像库中的6幅图片的分割实验显示,本文方法对图像分割的VPC值均在0.93以上,相比两种对比方法平均提高0.157 6和0.013 3,VPE值保持在0.1附近,均低于对比方法,PSNR值平均提高2.896 3 dB和1.934 4 dB;在多目标分割实验上,随着聚类数目增加,3种方法的分割性能均有下降,但本文方法性能曲线最为平缓,受聚类数目的影响最小。虽然本文方法所需的运行时间略有增加,但求解所需的迭代次数却极大地减少。结论 本文提出的图像分割方法具有很强的抗噪性、更高的分割精度和稳定性,适用于需要更精确结果、对时间要求不高的分割场景。     

改进的基于空间模式聚类的图像分割*

为了提高算法在含有一定噪声的图片中的分割功能,将一种隶属度函数计算方法加入到一种空间模式聚类算法当中,使原本已经充分挖掘图像空间信息的聚类算法,在含有一定噪声的图片上得到较好的分割效果。实验证明,修改后的算法提高了抗噪性能。