Iterative infrared ship target segmentation based on multiple features

This paper presents an efficient method for ship target segmentation in infrared (IR) images. It consists of mainly two procedures: iterative image segmentation and ship target selection. First, based on the intensity distribution of an IR image, we design a global background subtraction filter (GBSF) to suppress the background, and an adaptive row mean subtraction filter (ARMSF) to enhance the target. After iteratively applying these two filters, we can obtain a proper threshold for image segmentation. Second, based on the geometric properties of the ship target, we construct four shape features and a selection criterion to identify the real target and remove the non-target regions. Experimental results demonstrate that the proposed method can effectively segment ship targets from different backgrounds in IR images. The advantage of the proposed method over the others in the previous literatures is validated in both visual and quantitative comparisons, especially for IR images with low contrast and uneven intensities.     

结合区域和边界信息的图像显著度检测

目的 图像显著度检测是许多图像应用的核心问题,为了能够在复杂背景下准确提取图像中前景对象的位置和尺度信息,提出一种结合区域和边界信息的图像显著度检测方法。方法 对于图像区域信息,提出一种基于图像等照度线的方法检测显著区域信息。该方法针对不同的特征(颜色、亮度和方向)提出统一的计算方法,使得不同特征下获得的显著信息具有一致的度量标准,从而方便后续多特征显著度图的融合。对于图像边界信息,采用一种结合多尺度Beltrami过滤器的全局方法检测显著边界信息。多尺度Beltrami过滤器可以显著增强图像中的边界信息。利用全局显著度检测方法对经过过滤器处理过的图像可以准确地获取图像中最为显著的边界信息。最后,由于区域和边界分别代表图像中的不同类型信息,可以直接采用线性融合方式构建最终的图像显著度图。结果 与其他9种流行图像显著度检测算法相比,本文算法无论在简单还是复杂背景下均能够较为准确地检测出图像中的显著度信息(Precision、Recall、F测试中获得的平均值为0.5905,0.6554,0.7470的最高测试结果)。结论 提出一种结合区域和边界信息的图像显著度检测算法,通过区域和边界信息相结合的方式实现图像中显著对象的准确检测。实验结果表明本文算法具有良好的适用性和鲁棒性,为图像中复杂背景下对象检测打下坚实基础。     

Feature based fuzzy inference system for segmentation of low-contrast infrared ship images

Segmentation of infrared ship target is important for sea surveillance system. However, as a result of the deficiencies of infrared images, the segmentation of infrared ship image becomes a challenge. For the purpose of addressing this problem, a feature based infrared ship image segmentation method utilizing the fuzzy inference system is proposed. Firstly, the intensity feature is extracted by applying unimodal threshold, which could preserve the low-contrast pixels in the infrared images. Secondly, the local spatial feature is extracted by employing saliency detection, region growing and morphology processing, which could express the shape of the target. Thirdly, the global spatial feature is extracted by utilizing partial region growing and weighted distance transformation, which could suppress the background. Then these features are fuzzified using accommodative ways and prior knowledge. And in light of the fuzzy rules based upon expert knowledge, these fuzzified features are integrated in fuzzy inference system. Finally, the complete target could be directly segmented from the output of the fuzzy inference system. Experimental results illustrate that the proposed method could effectively extract more intact targets from the low-contrast infrared ship images. Additionally, the proposed method outperforms some existed segmentation methods.     

多角度融合的RGB-D显著检测

显著检测是计算机视觉的重要组成部分,但大部分的显著检测工作着重于2D图像的分析,并不能很好地应用于RGB-D图片的显著检测。受互补的显著关系在2D图像检测中取得的优越效果的启发,并考虑RGB-D图像包含的深度特征,提出多角度融合的RGB-D显著检测方法。此方法主要包括三个部分,首先,构建颜色深度特征融合的图模型,为显著计算提供准确的相似度关系;其次,利用区域的紧密度进行全局和局部融合的显著计算,得到相对准确的初步显著图;最后,利用边界连接权重和流形排序进行背景和前景融合的显著优化,得到均匀平滑的最终显著图。在RGBD1000数据集上的实验对比显示,所提出的方法超越了当前流行的方法,表明多个角度互补关系的融合能够有效提高显著检测的准确率。     

多先验特征与综合对比度的图像显著性检测

目的 图像的显著性检测在计算机视觉中应用非常广泛,现有的方法通常在复杂背景区域下表现不佳,由于显著性检测的低层特征并不可靠,同时单一的特征也很难得到高质量的显著图。提出了一种通过增加特征的多样性来实现显著性检测的方法。方法 在高层先验知识的基础上,对背景先验特征和中心先验特征重新进行了定义,并考虑人眼视觉一般会对暖色调更为关注,从而加入颜色先验。另外在图像低层特征上使用目前较为流行的全局对比度和局部对比度特征,在特征融合时针对不同情况分别采取线性和非线性的一种新的融合策略,得到高质量的显著图。结果 在MSRA-1000和DUT-OMRON两个公开数据库进行对比验证,实验结果表明,基于多先验特征与综合对比度的图像显著性检测算法具有较高的查准率、召回率和F-measure值,相较于RBD算法均提高了1.5%以上,综合性能均优于目前的10种主流算法。结论 相较于基于低层特征和单一先验特征的算法,本文算法充分利用了图像信息,能在突出全局对比度的同时也保留较多的局部信息,达到均匀突出显著性区域的效果,有效地抑制复杂的背景区域,得到更加符合视觉感知的显著图。     

Feature encoding for unsupervised segmentation of color images

In this paper, an unsupervised segmentation method using clustering is presented for color images. We propose to use a neural network based approach to automatic feature selection to achieve adaptive segmentation of color images. With a self-organizing feature map (SOFM), multiple color features can be analyzed, and the useful feature sequence (feature vector) can then be determined. The encoded feature vector is used in the final segmentation using fuzzy clustering. The proposed method has been applied in segmenting different types of color images, and the experimental results show that it outperforms the classical clustering method. Our study shows that the feature encoding approach offers great promise in automating and optimizing the segmentation of color images.     

融合似物性前景对象与背景先验的图像显著性检测

为了在复杂背景图像中准确地提取出图像的显著区域,提出一种结合似物性前景对象与背景先验知识的图像显著性检测方法（OFOBP）。该方法首先对图像进行超像素分割,计算超像素颜色空间分布,得到初始显著图;利用似物性检测方法获取多个目标窗口,由窗口建立搜索区域,结合二值化的初始显著图优化目标窗口;再利用多窗口特征对超像素做前景对象预测,获取前景显著图;其次建立背景模板,计算稀疏重构误差获取背景先验图;最后融合两种显著图,得到最终显著检测结果。在公开数据集上与11种算法进行比较,本文算法能够较为准确地检测出显著区域,尤其是在复杂背景下对多个显著目标的检测,存在明显的优势。     

自适应加权融合显著性结构张量和LBP的表情识别

针对局部二值模式（Local Binary Pattern，LBP）提取纹理特征时忽略了图像的局部结构信息问题，提出一种自适应加权融合显著性结构张量和LBP的表情识别算法。该算法通过对整幅图片进行显著性区域检测得到全局显著图来消除细小的纹理和噪声。在显著图的基础上进一步提取两种显著性纹理特征，根据每种特征信息熵的贡献度来作为特征向量的加权依据。利用支持向量机（Support Vector Machine，SVM）进行表情图像的分类。实验结果表明，自适应加权融合的两种纹理特征能够较好地描述人脸的特征，有效地提高表情识别率。     

改进的基于区域的运动目标分割方法

针对视频监控系统，提出了一种改进的基于区域的运动目标分割方法。与传统方法相比，在运动检测阶段，结合时域差分和背景差分进行运动检测。并通过自适应方法进行背景更新；在差分图像二值化时，采用自适应阈值方法来代替传统的手工确定阈值法；对于区域分割，使用基于加权平方欧式距离的均值聚类算法代特传统的均值聚类算法。实验结果表明该改进方法比传统方法具有更好的实时性、鲁棒性和有效性。     

工业检测图像灰度波动变换自适应阈值分割算法

工业检测图像经常受到不均光照的影响,对该类图像局部自适应分割算法比全局算法能产生更好的分割效果. 但局部算法中基于分块的算法对分块方法缺乏指导,而基于邻域的算法容易在背景或前景内部产生误分. 针对上述缺点,本文提出了一种多方向灰度波动变换的自适应阈值分割算法. 该算法先从多个方向依照灰度波动对图像进行转换,构造以多维向量为基础的灰度波动变换矩阵, 然后利用主成分分析法(Principal component analysis, PCA)将高维向量压缩至一维并生成变换图像,最后运用Otsu算法分割变换图像. 该算法无需分块,并且仅需波动幅度阈值和布尔型背景色两个参数. 实验结果表明,该算法能够有效减少不均光照对工业检测图像分割的影响, 与Niblack法、Sauvola法等几种局部算法相比,该法在分割效果上具有了明显的提升.     

基于前景增强与背景抑制的显著性物体检测

显著性物体检测的关键在于准确地突出前景区域,多数传统方法在处理复杂背景图像时效果不理想。针对上述问题,提出了一种基于前景增强与背景抑制的显著性物体检测方法。首先,利用简单线性迭代聚类(SLIC)将图像进行分割得到多个超像素区域,通过区域间的对比和边界信息分别获得图像的显著区域与背景种子,并通过计算得到基于区域间对比和基于背景的两幅显著图。然后,在两幅图像中运用Seam Carving和Graph based的图像分割法区分显著与非显著区域,进而得到前景增强与背景抑制模板。最终,融合两幅显著图与模板得到最终的显著图。在公开数据集MSRA 1000上对算法进行验证,结果表明,所提算法与7种主流算法相比具有更好的查准率和查全率。     

基于背景学习的显著物体检测

目的 显著物体检测的目标是提取给定图像中最能吸引人注意的物体或区域,在物体识别、图像显示、物体分割、目标检测等诸多计算机视觉领域中都有广泛应用。已有的基于局部或者全局对比度的显著物体检测方法在处理内容复杂的图像时,容易造成检测失败,其主要原因可以总结为对比度参考区域设置的不合理。为提高显著物体检测的完整性,提出背景驱动的显著物体检测算法,在显著值估计和优化中充分利用背景先验。方法 首先采用卷积神经网络学习图像的背景分布,然后从得到的背景图中分割出背景区域作为对比度计算参考区域来估计区域显著值。最后,为提高区域显著值的一致性,采用基于增强图模型的优化实现区域显著值的扩散,即在传统k-正则图局部连接的基础上,添加与虚拟节点之间的先验连接和背景区域节点之间的非局部连接,实现背景先验信息的嵌入。结果 在公开的ASD、SED、SOD和THUS-10000数据库上进行实验验证,并与9种流行的算法进行对比。本文算法在4个数据库上的平均准确率、查全率、F-measure和MAE指标分别为0.873 6、0.795 2、0.844 1和0.112 2,均优于当前流行的算法。结论 以背景区域作为对比度计算参考区域可以明显提高前景区域的显著值。卷积神经网络可以有效学习图像的背景分布并分割出背景区域。基于增强图模型的优化可以进一步实现显著值在前景和背景区域的扩散,提高区域显著值的一致性,并抑制背景区域的显著性响应。实验结果表明,本文算法能够准确、完整地检测图像的显著区域,适用于复杂图像的显著物体检测或物体分割应用。     

自动特征选择和加权的图像显著区域检测

视觉显著性度量是图像显著区域提取中的一个关键问题,现有的方法主要根据图像的底层视觉特征,构造相应的显著图。不同的特征对视觉显著性的贡献是不同的,为此提出一种能够自动进行特征选择和加权的图像显著区域检测方法。提取图像的亮度、颜色和方向等特征,构造相应的特征显著图。提出一种新的特征融合策略,动态计算各特征显著图的权值,整合得到最终的显著图,检测出图像中的显著区域。在多幅自然图像上进行实验,实验结果表明,该方法在运算速度和检测效果方面都取得了不错的效果。     

显著性引导及不确定性监督的深度编解码网络

基于U-Net的编码-解码网络及其变体网络在医学图像语义分割任务中取得了卓越的分割性能.然而,网络在特征提取过程中丢失了部分空间细节信息,影响了分割精度.另一方面,在多模态的医学图像语义分割任务中,这些模型的泛化能力和鲁棒性不理想.针对以上问题,本文提出一种显著性引导及不确定性监督的深度卷积编解码网络,以解决多模态医学图像语义分割问题.该算法将初始生成的显著图和不确定概率图作为监督信息来优化语义分割网络的参数.首先,通过显著性检测网络生成显著图,初步定位图像中的目标区域;然后,根据显著图计算不确定分类的像素点集合,生成不确定概率图;最后,将显著图和不确定概率图与原图像一同送入多尺度特征融合网络,引导网络关注目标区域特征的学习,同时增强网络对不确定分类区域和复杂边界的表征能力,以提升网络的分割性能.实验结果表明,本文算法能够捕获更多的语义信息,在多模态医学图像语义分割任务中优于其他的语义分割算法,并具有较好的泛化能力和鲁棒性.     

结合整体一致性和局部差异性的图像目标显著性检测

目的 为准确描述图像的显著信息,提出一种结合整体一致性和局部差异性的显著性检测方法,并将显著性特征融入到目标分割中。方法 首先,利用频率调谐法(IG)对目标整体特征的一致性进行显著性检测。然后,引入NIF算法检测显著目标的局部差异性。最后结合两种算法形成最终的显著性检测方法,并应用于图像目标分割。结果 在公认的Weizmann数据集上验证本文方法显示目标的绝对效率并与其他算法对比,实验结果表明本文方法在精确率,召回率,F1-measure(分别为0.445 6,0.751 2,0.576 4)等方面优于当前流行的算法。并且在融合显著性的图像目标分割中,取得满意的实验结果。结论 提出一种新的显著性检测算法,综合体现目标的整体和局部特征,并在公开数据集上取得较高的统计评价。实验结果表明,该算法能够对自然图像进行较准确的显著性检测,并成功地应用于自然图像的目标分割。     

融合目标增强与稀疏重构的显著性检测

目的 为了解决图像显著性检测中存在的边界模糊,检测准确度不够的问题,提出一种基于目标增强引导和稀疏重构的显著检测算法（OESR）。方法 基于超像素,首先从前景角度计算超像素的中心加权颜色空间分布图,作为前景显著图;由图像边界的超像素构建背景模板并对模板进行预处理,以优化后的背景模板作为稀疏表示的字典,计算稀疏重构误差,并利用误差传播方式进行重构误差的校正,得到背景差异图;最后,利用快速目标检测方法获取一定数量的建议窗口,由窗口的对象性得分计算目标增强系数,以此来引导两种显著图的融合,得到最终显著检测结果。结果 实验在公开数据集上与其他12种流行算法进行比较,所提算法对具有不同背景复杂度的图像能够较准确的检测出显著区域,对显著对象的提取也较为完整,并且在评价指标检测上与其他算法相比,在MSRA10k数据集上平均召回率提高4.1%,在VOC2007数据集上,平均召回率和F检验分别提高18.5%和3.1%。结论 本文提出一种新的显著检测方法,分别利用颜色分布与对比度方法构建显著图,并且在显著图融合时采用一种目标增强系数,提高了显著图的准确性。实验结果表明,本文算法能够检测出更符合视觉特性的显著区域,显著区域更加准确,适用于自然图像的显著性目标检测、目标分割或基于显著性分析的图像标注。     

基于分块对比的多尺度图像显著区域检测

针对图像显著区域检测区域轮廓不明确,抗噪能力弱的问题,提出一种基于分块对比的多尺度图像显著区域检测。该方法以Itti模型为基础,在多尺度下提取图像特征以更全面地表现图像的总体特征;以图像块为单位计算图像的局部对比度作为图像的显著值;用自适应阈值法从显著图中提取显著区域。仿真实验结果表明,该方法能够准确地提取图像的显著性区域,使区域具有明确的边界。     

Saliency detection using boundary information

Efficient and robust saliency detection is a fundamental problem in computer vision field for its wide applications, such as image segmentation and image retargeting, etc. In this paper, with the aim of uniformly highlighting the salient objects and suppressing the saliency of the background in images, we propose an efficient three-stage saliency detection method. First, boundary prior and connectivity prior are used to generate coarse saliency maps. To suppress the saliency value of the cluttered background, two supergraphs together with the adjacent graph are created so that the saliency of the background regions with similar appearances which are separated by other regions can be reduced effectively. Second, a local context-based saliency propagation is proposed to refine the saliency such that regions with similar features hold similar saliency. Finally, a logistic regressor is learned to combine the three refined saliency maps into the final saliency map automatically. The proposed method improves saliency detection on many cluttered images. The experimental results on two widely used public datasets with pixel accurate salient region annotations show that our method outperforms the state-of-the-art methods.     

异常宫颈细胞核的自适应局部分割

为实现宫颈液基细胞图像中异常细胞核的准确分割,提出一种新的自适应局部细胞核分割方法：在自适应阶段,采用一种利用灰度和纹理信息的快速自适应阈值算法大致检测出细胞核区域;在局部阶段,对每一个粗分割得到的连通区域,在其局部邻域内,使用一种利用边界和区域信息的、基于泊松概率分布的图割法修正分割结果。将此方法用于苏木素&伊红染色的宫颈液基细胞图像,结果显示本文所提出方法的平均计算时间为1.6秒/图,且比文献[3]的方法在细胞核检测率、和异常细胞核分割精度上均提高了19.7%。     

复杂背景下SAR近岸舰船检测

目的 船舶在合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）图像中的检测是研究热点,但目前适合近岸舰船检测的方法并不多。在SAR图像中,近岸舰船受到岸上建筑物的干扰严重,尤其是对于排列紧密的近岸船舶来说,其对比度相似,很难区分船舶与背景。为解决近岸舰船检测困难问题,提出了一种基于加权双向注意金字塔网络的近岸舰船检测方法。方法 本文在FCOS （fully convolutional one-stage）网络的基础上提出了一种新的双向特征金字塔网络。将卷积注意力机制模块（convolutional block attention module,CBAM）与金字塔网络的每个特征图进行连接,提取丰富的语义信息特征;借鉴PANet （path aggregation network）的思想,添加自下而上的金字塔模块,突出不同尺度船舶的显著特征。最后提出了一种加权特征融合方式,使特征图提取的特征信息的着重点不同,提高舰船检测精度。结果 本文在公开的SAR图像舰船数据集SSDD （SAR ship detection dataset）上进行实验。实验结果表明,相比原FCOS方法,本文方法的检测精度提高了9.5%;与对比方法相比,本文方法在同等条件下的检测精度达到90.2%。在速度方面,本文方法比SSD提高0.6 s,比Faster R-CNN （region convolutional neural network）提高1.67 s,明显优于对比方法。结论 本文通过改进特征网络和特征融合方式,提高了算法对SAR图像舰船目标检测中背景复杂、排列紧密的近岸舰船目标的定位效果,有效增强了对舰船目标定位的准确性。