根系CT序列图像区域生长分割的新方法

在对传统区域生长算法改进的基础上,针对原位根系CT序列图像的特点,提出了一种基于区域生长的植物根系CT序列图像分割算法。通过对208幅JPEG格式的植物根系CT序列图像进行直方图分析,确定植物根系区域的分割阈值范围,结合阈值分割实现改进区域生长法对单层根系图像进行分割得到目标区域。在此基础上,利用植物根系在介质环境中的空间连续性,进一步实现仅在选择单幅图像种子点的情况下一次性完成整套CT序列图像的分割。借助MITK（Medical Imaging Toolkit）工具箱对分割好的原位根系CT序列图像进行三维重建,对三维模型进行不同角度观测来判断分割的正确性。实验结果表明,该算法分割速度快、精度高,能够有效地去除CT图像背景中杂质像素,准确提取出植物根系目标区域。     

植物根系原位CT图像分割方法的研究进展

植物根系原位CT图像的分割是植物根系三维重建和定量分析的基础.在综述了有关领域常见图像分割算法的基础上,分析了植物根系原位CT序列图像分割研究中存在的问题,提出了原位根系CT序列图像分割算法研究的新思路.指出原位根系CT序列图像分割算法的研究应针对CT序列图像的特点、结合根系空间构型的先验知识,综合利用数学形态学、模糊理论以及神经网络等理论方法,重点在提高算法的精度和鲁棒性.     

基于二维直方图和模糊熵准则的阈值化方法

图像分割是图像分析、识别和理解的基础。图像分割主要是指将图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣目标的技术,其研究多年来一直受到人们的高度重视;阈值化法是图像分割的一种重要方法,在图像处理与识别中广为应用;针对图像分割中细节往往被忽略导致后续处理困难的问题,基于模糊关系和最大模糊熵原理提出了一种阈值化方法,对二维直方图进行模糊分割;为了获得图像分割中的细节,提出的方法根据最大熵原则自动确定模糊区域和门限,进而获得二维模糊熵和遗传算法最优解,最后获得图像细节;通过对不同灰度水平和颜色类型图像进行实验比较,实验结果表明提出的方法优于二维非模糊方法和一维模糊熵分割法,得到该方法在图像分割中获得细节的结论。     

自动图像阈值分割算法

该文提出了一种新的图像阈值分割算法。该算法通过求取最大模糊熵准则下,灰度均值直方图的最佳模糊划分参数来确定两个模糊集A和B,图像分割阈值即选取为两个模糊集的交点。该算法用Zadth的模糊熵定义适应度函数,采用改进的遗传算法寻求最佳模糊参数。该文对遗传算法的改进包括,给出了缩短染色体码长的编码方法和性能良好的改进的单点交叉算子和均匀变异算子。实验结果表明,该算法的分割效果与二维模糊熵算法接近,而计算时间还没有用到二维模糊熵算法的一半。     

基于二维模糊熵和遗传算法的图像阈值分割

针对目标和背景两类图像分割,考虑二维灰度直方图,采用了一种更符合图像空间分布特点的隶属函数,建立了对应的二维图像模糊熵,分别采用标准遗传算法和改进的自适应遗传算法对二维图像模糊熵的各个参数进行优化,根据最大模糊熵准则,确定目标和背景的最佳分割阈值。实验结果表明,基于改进的自适应遗传算法的二维最大模糊熵阈值分割法具有较好的分割性能和较快的分割速度,且对噪声具有一定的抑制能力。     

基于改进模糊指数熵双阈值的3维人体图像分割优化算法

由于3维人体图像数据量大,导致分割耗时严重;人体组织间灰度差异相对较小,致使分割效果不佳。针对上述3维分割的两大难点问题,提出了改进的模糊指数熵函数来改善分割结果,并以加权免疫遗传算法(WIGA)对阈值进行优化搜索,从而提出了一种基于改进模糊指数熵双阈值的3维图像分割优化算法。真实人体胸部数据的分割结果表明,与传统熵函数及模糊隶属度函数相比,改进的最大模糊指数熵函数得到的阈值分割效果更好,且提出的WIGA算法的耗时仅为传统穷尽搜索法的14%。在与简单遗传算法(SGA)和免疫遗传算法(IGA)耗时基本相同的情况下,100次阈值计算结果表明,本文算法更加精确、稳定。     

基于改进模糊指数熵双阈值的3维人体图像分割优化算法

由于3维人体图像数据量大,导致分割耗时严重;人体组织间灰度差异相对较小,致使分割效果不佳。针对上述3维分割的两大难点问题,提出了改进的模糊指数熵函数来改善分割结果,并以加权免疫遗传算法（WIGA）对阈值进行优化搜索,从而提出了一种基于改进模糊指数熵双阈值的3维图像分割优化算法。真实人体胸部数据的分割结果表明,与传统熵函数及模糊隶属度函数相比,改进的最大模糊指数熵函数得到的阈值分割效果更好,且提出的WIGA算法的耗时仅为传统穷尽搜索法的14%。在与简单遗传算法（SGA）和免疫遗传算法（IGA）耗时基本相同的情况下,100次阈值计算结果表明,本文算法更加精确、稳定。     

基于混沌遗传算法的二维最大熵图像分割

研究了基于二维最大熵的图像分割算法,针对基于二维最大熵的图像分割算法存在的计算复杂度高、计算时间长等问题,提出了一种基于混沌遗传算法的二维最大熵算法。该方法利用类似载波的方法将混沌序列映射至双阈值的二维空间,之后利用混沌遗传算法搜索最佳阈值进行图像分割。实验结果表明,由于该方法考虑了点灰度和区域灰度均值,且采用了有效的全局搜索算法,所以不仅得到了令人满意的分割效果,而且大大提高了计算速度,是一种实用有效的图像分割方法。     

基于混沌遗传算法的二维最大熵图像分割

研究了基于二维最大熵的图像分割算法,针对基于二维最大熵的图像分割算法存在的计算复杂度高、计算时间长等问题,提出了一种基于混沌遗传算法的二维最大熵算法.该方法利用类似载波的方法将混沌序列映射至双阈值的二维空间,之后利用混沌遗传算法搜索最佳阈值进行图像分割.实验结果表明,由于该方法考虑了点灰度和区域灰度均值,且采用了有效的全局搜索算法,所以不仅得到了令人满意的分割效果,而且大大提高了计算速度,是一种实用有效的图像分割方法.     

基于遗传算法的最佳直方图熵图像分割算法研究

图像分割是图像处理的一个重要领域.阈值法是一种最简单、最基本的图像分割方法.确定最佳阈值是阈值分割法的关键,利用遗传算法的特点来快速准确地确定灰度图像直方图熵的最佳分割阅值,实现图像分割.通过仿真试验验证,分割效果明显,该算法具有很好的应用前景.     

基于微粒群算法的二维最大熵图像分割算法

将微粒群算法运用于二维最大熵图像阈值分割法。首先构建图像分割的二维最大熵准则函数,然后采用适用于整数规划的微粒群算法最大化该准则函数,最终实现含噪声干扰下图像的有效分割。分割实验表明,该方法具有较强的抗噪声能力,且比普通和基于遗传算法的二维最大熵法运算速度更快。     

结合变精度粗糙熵和遗传算法的图像阈值分割方法

将图像用变精度粗糙集表示,提出一种适合于图像分割的粗糙熵度量.结合遗传算法,提高了求解最大粗糙熵的效率.给出了基于变精度粗糙熵的图像阈值分割方法,并通过精度的调节获取所需要的最佳分割阈值,以实现图像的目标提取.仿真实验结果表明,所提出的算法具有很好的图像分割效果和灵活性.     

基于背景差分与最大熵的轨面缺陷分割

为了提高钢轨表面缺陷检测的效率和准确率,提出了一种基于背景差分与最大熵的轨面缺陷检测算法.首先建立钢轨图像背景模型并将原图像与背景图进行差分操作,以此来避免光照变化和反射不均的影响,更准确地突出缺陷区域;然后将改进的遗传算法与最大熵值法相结合来寻找最佳分割阈值并对差分图进行二值化,通过结合改进遗传算法加快了最大熵值法的运算速度;最后对二值图进行滤波操作,完成钢轨表面缺陷的分割.仿真结果表明该方法能够更加快速准确地分割出缺陷,精确率、召回率和正确率分别达88.6%、93.4%和90.6%.     

An improved biogeography based optimization approach for segmentation of human head CT-scan images employing fuzzy entropy

The present paper proposes the development of a three-level thresholding based image segmentation technique for real images obtained from CT scanning of a human head. The proposed method utilizes maximization of fuzzy entropy to determine the optimal thresholds. The optimization problem is solved by employing a very recently proposed population-based optimization technique, called biogeography based optimization (BBO) technique. In this work we have proposed some improvements over the basic BBO technique to implement nonlinear variation of immigration rate and emigration rate with number of species in a habitat. The proposed improved BBO based algorithm and the basic BBO algorithm are implemented for segmentation of fifteen real CT image slices. The results show that the proposed improved BBO variants could perform better than the basic BBO technique as well as genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO) based segmentation of the same images using the principle of maximization of fuzzy entropy.     

Fuzzy entropy based optimal thresholding using bat algorithm

Image segmentation is a very significant process in image analysis. Much effort based on thresholding has been made on this field as it is simple and intuitive, commonly used thresholding approaches are to optimize a criterion such as between-class variance or entropy for seeking appropriate threshold values. However, a mass of computational cost is needed and efficiency is broken down as an exhaustive search is utilized for finding the optimal thresholds, which results in application of evolutionary algorithm and swarm intelligence to obtain the optimal thresholds. This paper considers image thresholding as a constrained optimization problem and optimal thresholds for 1-level or multi-level thresholding in an image are acquired by maximizing the fuzzy entropy via a newly proposed bat algorithm. The optimal thresholding is achieved through the convergence of bat algorithm. The proposed method has been tested on some natural and infrared images. The results are compared with the fuzzy entropy based methods that are optimized by artificial bee colony algorithm (ABC), genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO) and ant colony optimization (ACO); moreover, they are also compared with thresholding methods based on criteria of between-class variance and Kapur's entropy optimized by bat algorithm. It is demonstrated that the proposed method is robust, adaptive, encouraging on the score of CPU time and exhibits the better performance than other methods involved in the paper in terms of objective function values.     

模糊熵的区域合并和图割的快速矿岩分割

目的 针对现有区域合并和图割的结合算法没有考虑矿岩图像模糊特性,导致分割精度和运行效率较低,模糊边缘无法有效分割的问题,利用快速递推计算的最大模糊2-划熵信息设置以区域为顶点的图割模型似然能来解决。方法 首先利用双边滤波器和分水岭算法对矿岩图像进行预处理,并将其划分为若干一致性较好的区域;然后利用图像在计算最大模糊2-划分熵时,目标和背景的模糊隶属度函数来设计图割能量函数似然能,使得能量函数更接近模糊图像的真实情况,期间为了提高最大模糊2-划分熵值的搜索效率,提出了时间复杂度为O（n²）的递推算法将模糊熵的计算转化为递推过程,并保留不重复的递推结果用于后续的穷举搜索;最后利用设计的图割算法对区域进行标号,以完成分割。结果 本文算法的分割精度较其他区域合并和图割结合算法提高了约23%,分割后矿岩颗粒个数的统计结果相对于人工统计结果,其误差率约为2%,运行时间较其他算法缩短了约60%。结论 本文算法确保精度同时,有效提高矿岩图像的分割效率,为自动化矿岩图像高效分割的工程实践提供重要指导依据。     

Efficient multilevel image segmentation through fuzzy entropy maximization and graph cut optimization

The fuzzy c-partition entropy has been widely adopted as a global optimization technique for finding the optimized thresholds for multilevel image segmentation. However, it involves expensive computation as the number of thresholds increases and often yields noisy segmentation results since spatial coherence is not enforced. In this paper, an iterative calculation scheme is presented for reducing redundant computations in entropy evaluation. The efficiency of threshold selection is further improved through utilizing the artificial bee colony algorithm as the optimization technique. Finally, instead of performing thresholding for each pixel independently, the presented algorithm oversegments the input image into small regions and uses the probabilities of fuzzy events to define the costs of different label assignments for each region. The final segmentation results is computed using graph cut, which produces smooth segmentation results. The experimental results demonstrate the presented iterative calculation scheme can greatly reduce the running time and keep it stable as the number of required thresholds increases. Quantitative evaluations over 20 classic images also show that the presented algorithm outperforms existing multilevel segmentation approaches.     

模糊最大熵多阈值分割的改进算法研究

基于模糊最大熵原则的多阈值分割,提出了遗传算法和ICM相结合的改进算法。该方法首先确定选取模糊熵函数作为适应度函数,然后对遗传算法中的编码方式、交叉算子、变异算子等参数进行了一些适当改进,进而给出了该算法的理论推导和算法的具体实现步骤。与通常的基于模糊最大熵原理进行阈值分割方法相比较,减少了计算量并且提高了运行效率,克服了常用方法在阈值求取时的一些不足,能够快速获得稳定的阈值。对比实验得出的结果,也说明了该方法的快速性、有效性、稳定性。