结合模糊聚类算法的图像分割方法

在介绍聚类分析原理的基础上,比较了几种聚类分割算法,得出了模糊C-均值聚类方法在图像分割中的优势.最后,基于排列组合熵和灰度特征,结合模糊C-均值聚类算法对图像纹理进行分割.实验结果表明,该方法既能快速地分割图像,又具有较好的抗噪能力,分割效果较为理想.     

改进的模糊C-均值聚类医学图像分割算法

针对模糊C-均值聚类算法分割图像时容易产生模糊边缘的缺点,提出了一种结合图像梯度和模糊C-均值聚类的图像分割方法.该方法利用图像梯度反映出来的目标边界,对由模糊C-均值聚类所获得的聚类区域进行分割,把因模糊性而划分到目标区域的像素点与目标区域进行分离,同时利用区域增长方法找出干扰区域并删除.将该算法应用到胰腺ERCP图像分割,实验表明,改进算法能够比较准确地分割出图像中的目标,减少因模糊聚类产生的模糊边缘.     

基于多链量子蜂群算法的模糊聚类图像分割

针对传统模糊C-均值聚类算法对初始值和噪声敏感的缺点,提出了一种基于多链量子蜂群算法的模糊C-均值聚类算法。首先,将多链拓展编码方案应用到量子蜂群算法中,提出了多链量子蜂群算法;其次,利用多链量子蜂群算法来优化模糊C-均值聚类的初始聚类中心;最后,设计一种新的利用多链量子蜂群算法优化模糊C-均值聚类中心的图像分割算法。实验结果表明,所提出的基于多链量子蜂群算法的模糊C-均值聚类图像分割算法是有效的,相对于传统模糊C-均值聚类算法及基于模糊的人工蜂群算法,所提算法在分割正确率、分割速度及鲁棒性上均更有效。     

多阈值图像分割的模糊粒子群优化算法

把粒子群算法应用到多阈值图像分割中,结合已有的模糊C-均值聚类法提出了一种基于模糊技术的粒子群优化多阈值图像分割算法。FCM聚类算法是一种局部搜索算法,对初始值较为敏感,容易陷入局部极小值而不能得到全局最优解。PSO算法是一种基于群体的具有全局寻优能力的优化方法。将FCM聚类算法和PSO算法结合起来,将FCM聚类算法的聚类准则函数作为PSO算法中的粒子适应度函数。仿真实验表明新算法在最大熵评判准则下能够得到最优阈值。     

一种快速的模糊局部C-均值聚类分割算法

针对模糊局部C-均值聚类算法计算复杂度高且对大数据样本集进行聚类时极为耗时的特点,提出了快速的模糊局部C-均值聚类分割算法。该算法将目标像素点与其邻域像素点构成的共生矩阵引入模糊局部C-均值算法,得到新的聚类隶属度和聚类中心表达式。对像素分类时,利用邻域像素隶属度进行滤波处理,进一步改善了算法的抗噪性。实验结果表明,该算法满足了图像分割有效性的需求,相较于模糊局部C-均值聚类算法,该算法具有更好的分割性能和实时性,能更好地满足实际场合图像分割的需要。     

一种嵌入局部信息的快速KFCM聚类分割算法

针对核空间模糊局部C-均值聚类分割算法时间复杂性过大而不适合实时场合图像分割需要的问题,提出了一种核空间局部模糊C-均值聚类分割的快速算法。利用像素与其邻域像素之间的空间距离信息和灰度方差信息构造一种加权共生矩阵;将图像像素的一维直方图以及像素与邻域像素之间的二维共生直方图相结合构造了一种新的核空间模糊C-均值聚类分割目标函数,并对其推导获得隶属度和聚类中心迭代表达式;将图像像素采用该算法聚类所得隶属度进行邻域滤波处理,以便改善该算法的抗噪性能。实验结果表明,该分割算法相比核空间局部模糊C-均值聚类分割更有利于实时场合和大幅面图像分割的需要。     

基于快速二维熵的加权模糊C均值聚类图像分割

提出了一种结合快速二维熵和加权模糊C均值聚类的图像分割方法。采用快速二维熵算法对实际图像进行初步分割求得目标和背景的中心,然后采用样本点像素与其邻域灰度像素的差别表征该样本点对分类的影响程度,最后利用加权模糊C均值聚类算法完成图像分割。该方法一方面解决了传统的模糊C均值聚类算法对初始值敏感的问题,另一方面克服了传统的聚类算法对数据集进行等划分的缺陷。实验结果表明,该方法不仅具有良好的收敛性,而且还可以有效地把目标从背景中分割出来,具有重要的实际应用价值。     

基于微粒群优化的模糊C-均值聚类图像分割

模糊C-均值聚类算法广泛用于图像分割,但存在聚类性能受类中心初始化影响,且计算量大等问题.为此,提出了一种基于微粒群的模糊C-均值聚类图像分割算法,该方法利用微粒群较强的搜索能力搜索聚类中心:由于搜索聚类中心是按密度进行,计算量小,故可以大幅提高模糊C-均值算法的计算速度.实验结果表明,该方法可以使模糊聚类的速度得到明显提高,实现图像的快速分割.     

基于微粒群优化的模糊C-均值聚类彩色图像分割

模糊C-均值聚类算法广泛用于图像分割,但存在聚类性能受类中心初始化影响,且计算量大等问题。为此,提出了一种基于微粒群的模糊C-均值聚类图像分割算法,该方法利用微粒群较强的搜索能力搜索聚类中心。由于搜索聚类中心是按密度进行,计算量小,故可以大幅提高模糊C-均值算法的计算速度。实验表明,这种方法可以使模糊聚类的速度得到明显提高,实现图像的快速分割。     

非局部降噪快速模糊C-均值聚类算法

传统的模糊C-均值聚类算法未利用图像的空间信息,在分割迭加了噪声的MR图像时分割精度较差。采用了既能有效去除噪声又能较好地保持图像边缘特征的非局部降噪方法,结合基于图像灰度直方图聚类分析的快速模糊C-均值聚类算法,得到了一种具有较高分割精度的图像快速分割算法。通过对模拟图像、仿真脑部MR图像和临床脑部MR图像的分割实验,表明提出的新算法比已有的快速模糊C-均值聚类算法有更精确的图像分割能力。     

一种结合二维Otsu法和模糊熵的图像分割方法

提出了一种结合二维Otsu法和模糊熵的图像分割方法,先采用二维Otsu法对图像进行初步分割,再采用模糊熵作后续处理,以弥补忽略边界信息带来的问题.实验结果表明,对于含噪图像,该方法的后处理效果是比较理想的.     

快速鲁棒核空间模糊聚类分割

目的 传统模糊C-均值聚类应用于图像分割仅考虑像素本身的聚类问题,无法克服噪声干扰对图像分割结果的影响,不利于受到噪声干扰的工业图像、医学影像和高分遥感影像等进行目标提取、识别和解译。嵌入像素空间邻域信息或局部信息的鲁棒模糊C-均值聚类分割算法是近年来图像分割理论研究中的热点课题。为此,针对现有的鲁棒核空间模糊聚类算法非常耗时且抑制噪声能力弱、不适合强噪声干扰下大幅面图像快速分割等问题,提出一种快速鲁棒核空间模糊聚类分割算法。方法 利用待分割图像中像素邻域的灰度信息和空间位置等信息构建线性加权滤波图像,对其进行鲁棒核空间模糊聚类。为了进一步提高算法实时性,引入当前聚类像素与其邻域像素均值所对应的2维直方图信息,构造一种基于2维直方图的鲁棒核空间模糊聚类快速分割最优化数学模型,采用拉格朗日乘子法获得图像分割的像素聚类迭代表达式。结果 对大幅面图像添加一定强度的高斯、椒盐以及混合噪声,以及未加噪标准图像的分割测试结果表明,本文算法比基于邻域空间约束的核模糊C-均值聚类等算法的峰值信噪比至少提高1.5 dB,误分率降低约5%,聚类性能评价的划分系数提高约10%,运行速度比核模糊C-均值聚类和基于邻域空间约束的鲁棒核模糊C-均值聚类算法至少提高30%,与1维直方图核空间模糊C-均值聚类算法具有相当的时间开销,所得分割结果具有较好的主观视觉效果。结论 通过理论分析和实验验证,本文算法相比现有空间邻域信息约束的鲁棒核空间模糊聚类等算法具有更强的抗噪鲁棒性、更优的分割性能和实时性,对大幅面遥感、医学等影像快速解译具有积极的促进作用,能更好地满足实时性要求较高场合的图像分割需要。     

Accelerating compute-intensive image segmentation algorithms using GPUs

Image segmentation is an important process that facilitates image analysis such as in object detection. Because of its importance, many different algorithms were proposed in the last decade to enhance image segmentation techniques. Clustering algorithms are among the most popular in image segmentation. The proposed algorithms differ in their accuracy and computational efficiency. This paper studies the most famous and new clustering algorithms and provides an analysis on their feasibility for parallel implementation. We have studied four algorithms which are: fuzzy C-mean, type-2 fuzzy C-mean, interval type-2 fuzzy C-mean, and modified interval type-2 fuzzy C-mean. We have implemented them in a sequential (CPU only) and a parallel hybrid CPU–GPU version. Speedup gains of 6\(\times \) to 20\(\times \) were achieved in the parallel implementation over the sequential implementation. We detail in this paper our discoveries on the portions of the algorithms that are highly parallel so as to help the image processing community, especially if these algorithms are to be used in real-time processing where efficient computation is critical.     

二维熵取小法和模糊熵相结合的图像分割方法

基于二维熵的分割方法是常用的阈值分割技术,其基本假设是对象区域和背景区域占据了二维直方图的绝大部分区域,即假设对象区域和背景区域的概率和近似为1.Brink提出了通过将对象区域的熵和背景区域的熵先取小然后再取大的方法来获得阈值,该方法存在的不足是忽略了边界区域的信息对分割结果的影响,鉴于此,提出了一种结合二维熵和模糊熵的图像分割方法,先采用Brink提出的二维熵法对图像进行初步分割,再采用模糊熵作后续处理以弥补忽略边界信息带来的问题.实验结果表明,对于含噪图像,该方法的分割效果是比较理想的.     

一种快速鲁棒核空间图形模糊聚类分割算法

针对现有鲁棒图形模糊聚类算法难以满足强噪声干扰下大幅面图像快速分割的需要，提出一种快速鲁棒核空间图形模糊聚类分割算法。该算法将欧氏空间样本通过核函数映射至高维空间；采用待分割图像中像素邻域的灰度和空间等信息构建线性加权滤波图像，对其进行鲁棒核空间图形模糊聚类；并引入当前聚类像素与其邻域像素均值所对应的二维直方图信息，获得鲁棒核空间图形模糊聚类快速迭代表达式。对大幅面图像添加高斯和椒盐噪声进行分割测试，实验结果表明:本文算法相比基于图形模糊聚类等分割算法的分割性能、抗噪鲁棒性和实时性有了显著提高。     

一种结合二维熵和模糊熵的图像分割方法

基于二维熵的分割方法是一种常用的阈值分割技术,其基本假设是对象区域和背景区域占据了二维直方图的绝大部分区域,即假设对象区域和背景区域的概率和近似为1。该方法存在的不足是忽略了边界区域的信息对分割结果的影响,鉴于此,提出了一种结合二维熵和模糊熵的图像分割方法,先采用二维熵对图像进行初步分割,再采用模糊熵作后续处理以弥补忽略边界信息带来的问题。实验结果表明,对于含噪图像,该文方法的分割效果是比较理想的。     

基于小波图像融合算法和改进FCM聚类的MR脑部图像分割算法

针对很多基于模糊C均值(FCM)的图像分割算法存在对噪声敏感和分割轮廓不清晰等问题,提出一种基于小波变换图像融合算法和FCM聚类算法的MR医学图像分割算法。在图像分割系统的第一阶段,利用Haar小波多分辨率特性保持像素间的空间信息;第二阶段,利用小波图像融合算法对得到的多分辨率图像和原始图像进行融合,进而增强被处理图像的清晰度并降低噪声;第三阶段,利用改进型FCM技术对所处理的图像进行分割。在BrainWeb数据集上进行实验,与现有相关算法相比,提出的算法具有较高的分割精度,且对噪声的鲁棒性比较强,处理时间也没有明显增加。     

核空间中智模糊聚类及图像分割应用

目的 为了更有效地提高中智模糊C-均值聚类对非凸不规则数据的聚类性能和噪声污染图像的分割效果,提出了核空间中智模糊均值聚类算法。方法 引入核函数概念。利用满足Mercer条件的非线性问题,用非线性变换把低维空间线性不可分的输入模式空间映射到一个先行可分的高维特征空间进行中智模糊聚类分割。结果 通过对大量图像添加不同的加性和乘性噪声进行分割测试获得的核空间中智模糊聚类算法提高了现有算法的对含噪声聚类的鲁棒性和分类性能。峰值信噪比至少提高0.8 dB。结论 本文算法具有显著的分割效果和良好的鲁棒性,并适应于医学,遥感图像处理需要。     

使用模糊竞争Hopfield网络进行图像分割

针对传统自组织竞争学习方法的不足,将模糊竞争学习引入竞争Hopfield网络中,由此设计了一个用于图像分割的模糊竞争Hopfield网络,通过将图像空间映射到灰度特征空间,实现灰度特征集的模糊聚类,进而实现图像分割.实验结果表明:对于二值分割,与Ostu方法相比,此算法在分割效果和对噪声的自适应能力方面具有明显的优点.对于多类分割,此算法比目前的FCM(fuzzy C mean)算法的处理速度要快.