Feature Extraction using Unit-linking Pulse Coupled Neural Network and its Applications

In this paper, we use Unit-linking PCNN (Pulse Coupled Neural Network), the simplified model of PCNN consisting of spiking neurons, to code a 2-dimensional image into a 1-dimensional time sequence called global Unit-linking PCNN image icon or time signature, including features of the original image and having the translation, rotation, and scale invariance. Dividing an image into multiple parts can obtain local Unit-linking PCNN image icons corresponding to the image’s local regions, which can reflect the local changes of the image. In the meantime, the global and the local Unit-linking PCNN image icons are used in navigation, object detection, and image authentication. In navigation, global Unit-linking PCNN image icon shows qualified performance especially in non-stationary-video navigation. Object detection using global Unit-linking PCNN image icon, is independent of variances of translation, rotation, and scale, and object segmentation is avoided. In image authentication, using local Unit-linking PCNN image icon can authenticate correctly some juggled images failed to authenticate by using local histogram or local mean intensity, and can locate the juggled positions in the juggled images with some accuracy.     

融合小波变换与改进PCNN的图像增强算法研究

为了解决方向对纹理图像细节增强的限制问题,提出一种融合小波变换与改进脉冲耦合神经网络（PCNN）的图像增强算法。该算法首先对图像进行二维离散小波变换,提取图像的高频分量图。然后将图像像素的局部梯度值作为链接强度系数,在动态阈值函数中加入侧抑制信号来改进脉冲耦合神经网络;并用改进的脉冲耦合神经网络对高频分量图进行增强。最后使用中值滤波对小波重构后的图像进行非线性平滑,实现纹理图像细节的增强。实验结果表明,该算法能够有效地减少图像细节增强时方向的限制。增强后,纹理图像的细节更加丰富,整体对比度也有一定的提高。     

一种改进型脉冲耦合神经网络及其图像分割

文章结合人类视觉系统(HVS)对图像各个区域敏感度不同这一特性,对通常的脉冲耦合神经网络模型(PC-NN--PulseCoupledNeuralNetwork)进行了改进,分析了改进模型的特性及其参数优化原理,提出了一种基于这种改进PCNN的图像分割算法。该算法可根据像素周边区域的灰度梯度大小发放不同值的脉冲,从而自适应地将图像分为多个不同等级的高低信息区域,较好地仿真了人类视觉系统特性。并将该算法应用于图像压缩,在压缩比和重建图像主观视觉感知质量上均达到了较好的性能。     

基于离散平稳小波变换和FCM的纹理图像分割

采用离散平稳小波变换对纹理图像进行分解,以各层小波系数中能量为特征相向量,采用模糊c-均值聚类（FCM）对图像分割,并对分割方法进行了改进,提出采用网格法,将图像分解成若干子图像,对图像进行粗分割,再对边缘部分的网格进行细分的两步分割法。试验结果表明该方法显著提高了分割速度和精度。     

基于脉冲耦合神经网络的图像分割

针对传统脉冲耦合神经网络(PCNN)模型在图像分割时需要设置较多参数和不能准确分割低对比度图像的问题,提出一种简化的PCNN模型和改进算法。在简化模型中减少了在传统PCNN模型中需要设置的参数的数量;在改进算法中根据图像像素空间和灰度特征自适应设置模型参数,并根据图像灰度直方图求出灰度期望均值作为图像分割阈值,因此该算法无需选择 循环迭代次数,只需一次点火过程就能实现图像的有效分割。实验结果表明,该方法能准确分割图像,纹理细节清晰,分割结果优于人工调整参数的PCNN方法和Otsu方法。     

基于小波变换的PCNN多传感器图像融合

利用PCNN（Pulse Coupled Neural Network）在图像处理中的独特优势,提出了一种基于小波变换的PCNN多传感器图像融合方法。对源图像进行小波分解,得到不同尺度下的子带图像;在小波域中利用PCNN的同步脉冲激发特性,制定基于PCNN的融合规则;使用不同尺度下的小波系数的SF（Spatial Frequency）作为对应神经元的链接强度,经过PCNN点火得到源图像在小波域中的点火映射图;通过判决选择算子,选择点火次数多的小波系数作为对应的融合系数,进行区域一致性检验,获到最终的融合系数;对融合后的系数进行小波逆变换得到融合图像。实验结果表明,该方法有效地综合源图像中的重要信息,得到更好视觉效果和更优量化指标的融合图像,在主客观评价上均优于小波、PCNN等方法。     

一种新的基于特征选择的虹膜识别方法

为了提高虹膜识别的准确率,提出了一种新的基于特征选择的虹膜识别方法。在虹膜的定位上采用了弹性模板的方法,对虹膜图像进行有效定位。针对虹膜图像的纹理分布特点,采用了多尺度Gabor滤波器对虹膜的不同纹理区域进行有针对性的特征提取;然后利用遗传算法和粒子群优化算法进行特征选择,去除特征向量中的冗余信息;最后利用SVM分类模型进行虹膜的识别。为了检验方法的有效性,在CASIA虹膜数据库上进行验证,实验结果表明该方法具有较高的识别精准度。     

复杂背景下的人体热图像分割

复杂背景下,特别是在环境与人体温度相差不大的情况下,红外运动人体目标与背景的灰度值会非常相似,准确的红外人体分割是一个难题。对基于混合高斯模型的背景减除法进行改进,在二值化阶段采用改进型的脉冲耦合神经网络（PCNN）进行精细分割,利用多模态免疫进化算法（MIEA）自动确定PCNN分割参数。仿真实验结果表明,该算法图像分割精度高,实现了快速自动分割,取得了较为理想的图像分割效果。     

基于微分进化的PCNN图像分割方法

脉冲耦合神经网络(PCNN)是一种新型神经网络,可以应用于图像分割。然而在对PCNN的研究应用中,其模型参数的合理确定是个难点,这在很大程度上限制了PCNN的应用。针对这一问题,提出一种基于微分进化的PCNN图像分割方法。该方法使用微分进化算法来实现脉冲耦合神经网络参数的自动设定,并通过将其应用于图像分割,将分割结果与其他优秀分割方法比较,从而验证了该方案的正确性与可行性。     

结合最大方差比准则和PCNN模型的图像分割

脉冲耦合神经网络（PCNN）模型在图像分割方面有着很好的应用。在各项参数确定的情况下,其分割结果的好坏取决于循环迭代次数的多少,而PCNN模型自身无法实现迭代次数的自动判定。为此提出一种结合最大方差比准则的PCNN迭代次数自动判定算法,用于实现图像的自动分割。算法利用最大方差比准则找到图像的最优分割界限,确定PCNN的迭代次数,获得最优图像分割结果,然后利用最大香农熵准则验证分割结果。实验表明：提出的算法实现了PCNN迭代次数的自动判定,提高了PCNN的迭代速度,运行效率优于基于2D-OTSU和基于交叉熵的自动分割算法,图像分割效果良好。     

基于Tamura纹理特征的Copy-Move图像篡改盲检测

针对图像盲认证中一种常见的Copy-Move型图像篡改,提出了基于图像的Tamura纹理特征的Copy-Move型篡改区域的检测和定位算法。该算法提取每一图像块的Tamura纹理特征组成图像的特征向量,用字典排序法对特征向量进行排序,利用欧式距离计算图像块的相似性,以检测和定位被篡改的图像区域。实验结果表明,该算法能有效地检测和定位被篡改的图像区域。     

利用脉冲耦合神经网络的纹理图像检索方法

为提高基于内容的图像检索系统(CBIR)中纹理特征提取的有效性,进一步提升CBIR系统的整体性能。提出了一种基于脉冲耦合神经网络的纹理图像检索方法。脉冲耦合神经网络(PCNN)是新一代的人工神经网络,在数据处理上具有很多优势。特征提取时具有平移、旋转、尺度、扭曲等不变性,以及很好的抗噪性,而这一点非常适合于图像检索系统。利用PCNN及简化模型ICM得到对应于不同灰度值的二值图像序列,计算序列中每幅图像的熵序列,其一维的特征矢量作为纹理特征。采用Eu-clidean距离进行相似度计算,建立了一套基于示例查询图像的纹理图像检索系统。实验结果表明,与小波包等特征提取方法相比,该方法不仅对噪声具有较强的鲁棒性,同时能降低特征向量维数,具有尺度、平移和旋转不变性,而且能取得更高的检索率。     

基于小波变换与脉冲耦合神经网络的人脸识别

脉冲耦合神经网络（Pulse Coupled Neural Network,PCNN）是基于生物视觉特性而提出的新一代人工神经网络,它在数字图像处理及人工智能等领域具有广泛应用前景.本文通过研究PCNN理论模型及其工作特性的基础上提出了一种提取人脸特征的方法.首先利用小波变换提取人脸图像低频特征,降低人脸图像的维度,然后利用简化的PCNN提取小波低频系数重构后的人脸图像的相应时间序列,并以此作为人脸识别的特征序列.最后利用时间序列和欧式距离完成人脸的识别过程.本文通过ORL人脸库进行实验证明了该方法的有效性.     

群智能算法优化的结合熵的最大类间方差法与脉冲耦合神经网络融合的图像分割算法

针对最大类间方差准则下的图像分割结果携带原图信息量不足、实时性差和脉冲耦合神经网络（PCNN）模型中循环迭代次数难以确定的问题,提出了群智能算法优化的结合熵的最大类间方差法（OTSU-H）与PCNN融合的自动图像分割算法。首先,充分利用图像的灰度分布信息和相关信息,将图像信息中冗余度、竞争性以及互补性有效地融合,构造二维和三维观测空间,提出了OTSU-H准则的快速递归算法;其次,将快速递推算法的目标函数分别作为布谷鸟搜索（CS）算法、萤火虫算法（FA）、粒子群优化（PSO）算法和遗传算法（GA）四种群智能算法的适应度函数;最后,将优化之后的OTSU-H引入PCNN模型中自动获取循环迭代次数。实验结果表明,与原始的最大类间方差法（OTSU）、最大熵准则以及基于图论分割、像素的聚类分割和候选区域语义分割的图像分割算法相比,所提算法具有较好的图像分割效果,同时降低了计算复杂度,节约了计算机的存储空间,具有较强的抗噪能力。所提算法时间损耗少、不需要训练的特性使得算法的运用范围较广。     

基于均值漂移的自适应纹理图像分割方法

提出了一种基于小波多尺度分析和均值漂移的无监督纹理分割方法.该方法利用均值漂移聚类实现基于小波特征的完全无监督自适应多尺度分割,既不需要进行训练也不需要分割类别数等先验知识.该方法根据一定的策略在尺度间进行信息传递,自适应地为图像不同区域确定合适的分割尺度,即纹理内部区域使用粗尺度特征而不同纹理间的交界处使用较细尺度特征,这样就在保证区域一致性的同时更准确地定位图像边缘.对比实验结果表明,该方法在合成纹理和真实纹理图像中都有较好的性能,其多尺度的分割过程类似于人类视觉系统感知,并且较之有监督的传统分割方法也更具优势.     

基于生物视觉特性的红外与可见光图像融合方法

脉冲耦合神经网络PCNN以其在图像分割、目标识别等领域的独特优势而成为当前的研究热点。本文对其在红外与可见光图像融合领域的应用进行了研究,并针对传统脉冲耦合神经网络参数无法自动设定的难题,提出了基于修正PCNN的参数自动设定方案。针对可见光与红外图像融合的大量实验结果表明,本文方法无论在主观视觉效果还是客观评价参数上均明显优于基于多分辨分析的融合算法,对于拓宽PCNN的应用领域有一定价值。     

基于多通道小波滤波的虹膜识别新算法

为克服小波变换过零检测虹膜识别算法对纹理灰度变化敏感的缺点,利用小波变换多通道滤波的特性,提出了一种新的基于Daubechies-4小波的虹膜识别新算法。根据虹膜纹理分布的特征,将虹膜分成10个分析带,对每个分析带采用一个合适尺度的小波滤波,小波变换各个通道的小波系数的均值及标准差作为虹膜的特征值,最后得到虹膜的128位特征编码。特征匹配采用的是加权欧式距离的分类器方法。实验结果表明算法是有效的,取得了高识别率;同时,提出的算法对虹膜图像的尺度、旋转、平移等的变化具有不变性。     

基于分割的图像超分辨率重构算法

鉴于当前算法不能很好解决重构效果和算法复杂度之间的矛盾,提出了一种基于分割的图像超分辨率重构算法.首先提出了一种基于纹理的图像分割方法,将图像分为纹理较多和较少两个区域,然后针对纹理较少区域提出了改进型小波多尺度插值方法,纹理较多区域提出了固定训练集神经网络方法.本算法综合了小波方法的简单性和神经网络方法的精确性.实验结果表明,新算法重构效果良好,复杂度较低,操作性好.     

A new segmentation approach for iris recognition based on hand-held capture device

Iris segmentation is an important step for automatic iris recognition. This paper presents a new iris segmentation method for hand-held capture device. We use a geometrical method for pupil detection. The bottom point of pupil is used as the reference point for pupil localization because it is insensitive to pupil dilation and not affected by the top eyelid or eyelashes. To decrease computational cost, the outer (or limbus) boundary of iris is localized based on shrunk image using Hough transform and modified Canny edge detector. The lower part of iris pattern is used for recognition in order to reduce the occlusion by eyelashes and eyelids. Experimental results demonstrate that the proposed method has an encouraging performance.