基于模糊马尔可夫场的脑部MR图像分割算法

在传统马尔可夫场模型的基础上,建立了模糊马尔可夫场模型。通过对模型的分析得出图像像素对不同类的隶属度计算公式,提出了一种高效、无监督的图像分割算法,从而实现了对脑部MR图像的精确分割。通过对模拟脑部MR图像和临床脑部MR图像分割实验,表明新算法比传统的基于马尔可夫场的图像分割算法和模糊C-均值等图像分割算法有更精确的图像分割能力。     

基于改进粗糙集概率模型的鲁棒医学图像分割算法*

基于参数化模型的图像分割算法对复杂的医学图像分割精度较低,对此提出一种基于改进粗糙集概率模型的鲁棒医学图像分割算法。首先,将粗糙集的上下逼近与概率边界区引入最大期望算法中,表征每个类簇;然后,将图像的灰度分布建模为一个有限数量的混合粗糙集概率分布;最终,通过马尔可夫随机场引入图像的空间信息,提高图像分割算法的鲁棒性。基于合成脑部MR(核磁共振)图像库与真实脑部MR图像库的分割实验结果显示,本算法的分割精度与鲁棒性均优于其他参数化模型的分割算法及其他专门的脑部MR图像分割算法。     

一种基于小波变换的马尔可夫随机场的视频对象分割

马尔可夫随机场（Markov Random Field,MRF）理论已经被广泛地应用于视频图像的分割。提出一种基于小波变换的马尔可夫随机场模型的视频对象分割算法。该算法利用小波变换将图像序列分解到小波域,并在此基础上建立马尔可夫随机场模型,构造相应的能量函数。通过迭代求解能量函数的最优解,得出标记场,提取出运动对象。仿真结果表明,该算法能够有效地抑制噪声,提高构成对象边界像素的数量,快速有效地提取出视频对象。     

非参数图像分割算法的研究及改进

对传统的Dirichlet过程混合(MDP)非参数算法进行改进,提出一种新的MDP非参数图像分割算法。引入马尔可夫随机场(MRF)空间领域关系,并将其作为空间先验约束条件对图像后验概率加以约束。该算法能够光滑图像中的边缘部分、控制分类数并加快收敛速度。实验结果表明,与传统算法相比,该算法的分割准确度较高。     

一种基于DA-STMRF模型的运动目标分割方法

为克服传统的时空马尔可夫随机场模型中全局一致平滑约束引起的过平滑,根据间断自适应的思想,结合边缘信息,提出了一种基于间断自适应时空马尔可夫随机场模型的运动目标分割方法。帧差图像二值化得到初始标记场,初始标记场进行“与”操作获得共同标记场,通过构造相应的能量函数,用Metroplis采样器算法实现共同标记场的优化。通过实验验证了该算法的有效性。     

一种新的SAR图像无监督分割方法

马尔可夫随机场（MRF）在SAR图像分割中有着广泛的应用。由于合成孔径雷达（SAR）图像本身所固有的相干斑噪声的影响,传统方法很难获得准确的分割,因此提出了一种新的基于MRF（Markov Random Field）融合Gaussian-Hermite矩（GHM）的SAR图像无监督分割算法。利用Gaussian-Hermite矩的不同阶矩作为SAR图像特征得到初始分割;将得到的初始分割结果作为MRF随机场的先验模型,通过引入一个基于两成分权重参数的能量函数,利用最大后验概率（MAP）得到最终的分割结果。通过对合成图像及SAR图像分割实验结果的比较,表明了该方法在误分率、抗噪性以及视觉效果上具有更好的效果。     

MRF model and FRAME model-based unsupervised image segmentation

This paper presents a method for unsupervised segmentation of images consisting of multiple textures. The images under study are modeled by a proposed hierarchical random field model, which has two layers. The first layer is modeled as a Markov Random Field (MRF) representing an unobservable region image and the second layer uses "Filters, Random and Maximum Entropy (Abb. FRAME)" model to represent multiple textures which cover each region. Compared with the traditional Hierarchical Markov Random Field (HMRF), the FRAME can use a bigger neighborhood system and model more complex patterns. The segmentation problem is formulated as Maximum a Posteriori (MAP) estimation according to the Bayesian rule. The iterated conditional modes (ICM) algorithm is carried out to find the solution of the MAP estimation. An algorithm based on the local entropy rate is proposed to simplify the estimation of the parameters of MRF. The parameters of FRAME are estimated by the ExpectationMaximum (EM) algorithm. Finally, an exp     

基于马尔可夫随机场的纹理图像并行分割

基于消息传递接口（Message Passing Interface,MPI）和消息传递并行编程模型,提出了一种针对计算机集群（Cluster）的纹理图像并行分割算法。该算法使用马尔可夫随机场作为纹理特征,通过将图像分块,把特征提取的计算量均匀的分布到并行系统中的各个节点上,从而极大地减少了计算时间。在遥感图像上的实验发现,该算法在4机并行的环境下可以取得与单机串行程序一样精确的分割,而耗时仅为串行程序的31.95％。令人满意的实验结果表明该并行算法不但可以有效的应用于纹理图像分割,而且也为使用计算机集群实现高时间复杂度的图像处理提供了有益的启示。     

基于Markov随机场理论的鼠脑切片显微图像的分割研究

鼠脑中的神经细胞是生物学家的一个重要研究对象.随着计算机视觉技术的飞速进步,研究者们利用图像分割技术从鼠脑切片显微图像自动提取细胞,为进一步分析提供便利.文中提出一种基于马尔可夫随机场理论的鼠脑切片细胞分割算法.相对于传统的算法,文中创新是利用已有的专家标记图和原始图像的灰度特征,结合期望最大化算法,初步估计高斯混合模型的参数,作为条件迭代模式算法的初始值,不仅提高分割精度,且减少迭代次数;并将像素的灰度特征和像素间的距离加入到传统的Potts随机场模型中,更加合理地描述像素间的定量关系.实验结果表明,与传统方法相比,此方法具有较高的计算效率和分割精度.     

基于局部区域能量最小化模型的图像分割

在马尔可夫随机场(MRF)和概率理论的基础上,提出局部区域能量最小化模型,将传统基于像素的分割转化为基于区域的分割,能减小均匀区域中的误分类率。在该模型和MRF模型下,使用ICM算法、Gibbs采样算法、Metropolis采样算法对图像进行分割,结果表明该模型能取得更精确的分割结果,可有效拟制图像噪音和纹理对分割的影响。     

基于C-V模型和MRF的脑部MRI分割

为准确分割脑部磁共振图像(MRI)的灰质、白质和背景,提出一种基于C-V模型和马尔可夫随机场的全自动分割方法。采用C-V模型与形态学相结合的方法对脑MRI进行预处理,去除多余脑组织,获得待分割图像。引入灰度场局部熵的思想对惩罚因子进行估计,利用马尔可夫随机场模型建模实现脑灰白质的分割,并运用形态学方法获得最终分割结果。对96幅IBSR图像和46幅临床图像进行实验,结果表明,该方法能够实现脑部MRI灰白质的全自动分割,且具有较好的分割精度和较快的处理速度。     

一种鲁棒的MRF-MAP图象分割框架研究

提出了一种新颖的基于马尔可夫随机场(MRF)空间上下文信息的图象分割方法。该方法利用马尔可夫随机场表示图象标记场,并在传统的邻域势函数基础上,引入观测场中邻域像素间强度关系,由此描述像素被分入同一类的可能性。通过贝叶斯(Bayes)定理将分割问题转化为最大后验(MAP)估计的问题。运用迭代条件模型(ICM)求取最大后验估计的解。用人工合成图象及真实图象进行实验,同时与传统的期望最大化(EM)方法以及传统的马尔可夫随机场方法相比较,由实验结果及信噪比(SNR)-误分率(MCR)曲线可以看出,该文的方法对噪声图象分割更为有效。     

基于马尔可夫随机场的快速图象分割

根据卫星遥感图象的特点,讨论了基于马可夫随机场的图象分割方法,建立了相应的基于马可夫随机场的图象分割模型,以实现复杂遥感图象的快速分割,并由此将图象分割问题转化成图象标记问题,进而转化成求解图象的最大后验概率估计的问题。虽然传统的模拟退火算法（SA）能达到后验概率的全局最大,但是时间复杂度太高,实际分割中经常采用次优算法,文中还引进了一种基于博弈理论的决定性退火算法（GSA）和一种基于竞争理论的算法（CA）,取得了快速分割图象的效果。试验证明,该两种算法完全可应用于复杂遥感图象的快速分割。     

An automatic statistical segmentation algorithm for extraction of fire and smoke regions

Estimation of the extent and spread of wildland fires is an important application of high spatial resolution multispectral images. This work addresses a fuzzy segmentation algorithm to map fire extent, active fire front, hot burn scar, and smoke regions based on a statistical model. The fuzzy results are useful data sources for integrated fire behavior and propagation models built using Dynamic Data Driven Applications Systems (DDDAS) concepts that use data assimilation techniques which require error estimates or probabilities for the data parameters. The Hidden Markov Random Field (HMRF) model has been used widely in image segmentation, but it is assumed that each pixel has a particular class label belonging to a prescribed finite set. The mixed pixel problem can be addressed by modeling the fuzzy membership process as a continuous Multivariate Gaussian Markov Random Field. Techniques for estimating the class membership and model parameters are discussed. Experimental results obtained by applying this technique to two Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS) images show that the proposed methodology is robust with regard to noise and variation in fire characteristics as well as background. The segmentation results of our algorithm are compared with the results of a K-means algorithm, an Expectation Maximization (EM) algorithm (which is very similar to the Fuzzy C-Means Clustering algorithm with entropy regularization), and an MRF-MAP algorithm. Our fuzzy algorithm achieves more consistent segmentation results than the comparison algorithms for these test images with the added advantage of simultaneously providing a proportion or error map needed for the data assimilation problem.     

基于图像分割的立体匹配算法

基于马尔可夫随机场（MRF）的立体匹配算法利用MRF模型来对匹配取值进行连续性约束。然而,MRF模型是产生式模型,图像自身特征难以得到准确描述。提出了一种基于图像分割的立体匹配算法SGC。SGC算法预先对图像进行分割,基于图像分割信息建立立体匹配的MRF模型,从而连续性（平滑）约束可以保留视差图中分割的边缘信息;并针对图像的深度连续性约束,定义了一个反映图像自身特征的新能量函数,应用于图割算法,提高了视差计算精度。实验结果表明,与以往算法相比,SGC算法更准确地反映了图像中深度信息,避免了平滑约束所引入的误差,有效提高了视差计算精度。     

基于边缘约束局部区域MRF的图像分割方法

针对常规马尔科夫随机场（MRF）模型对复杂自然图像分割时,存在对噪声敏感且边缘模糊的问题,构建一种基于边缘约束局部区域MRF（ECLRMRF）的图像分割模型。利用欧氏距离度量局部区域内邻接像素的相似度,依据其相似度构建局部空间来约束高斯混合模型,有效描述丰富的局部区域统计特征,并建立MRF模型的局部区域一致性约束项。利用Canny边缘检测算子提取图像的边缘特征,并在分割过程中建立图像分割区域的边缘约束,通过在MRF模型框架下将局部区域统计特征和图像边缘特征相融合,解决局部区域MRF模型对图像分割边缘模糊的问题,再采用Gibbs采样算法实现对复杂自然图像的准确分割。实验结果表明,该模型能够更好地保留图像边缘信息,并且具有更好的分割效果。     

An iterative Gibbsian technique for reconstruction of m-ary images

The reconstruction of m-ary images corrupted by independent noise is treated. The original image is modeled by a Markov Random Field (MRF) whose parameters are unknown. Likewise, the probabilistic structure of the noise is unknown. This paper presents an iterative procedure which performs the parameter estimation and image reconstruction tasks at the same time. The procedure that we call Gibbsian EM algorithm, is a generalization to the MRF context of a general algorithm, known as the EM algorithm, used to approximate maximum-likelihood estimates for incomplete data problems. A number of experiments are presented in the case of Gaussian noise and binary noise, showing that the Gibbsian EM algorithm is useful and effective for image reconstruction and segmentation.     

改进的分层马尔可夫随机场彩色图像分割算法

针对传统的分层马尔可夫随机场（MRF）算法难以描述彩色图像像素值分布等问题,提出一种基于RGB色彩统计分布的分层MRF分割算法。在分层MRF模型的基础上,设定了相关参数并对分割过程进行了公式推导;结合RGB色彩统计分布模型,重写了分层MRF能量函数,利用k-means算法作为预分割算法,实现了算法的无监督分割。相比传统的分层MRF分割模型,该算法充分利用了彩色图像的像素值的信息,可有效地减少颜色分布参数和计算成本,能更准确地描述各分割对象的颜色分布;且该算法不受目标和背景颜色区间分布、目标空间分布的限制,能够很好地描述不同目标和背景。通过大量实验验证了算法的有效性,其在运算速度、分割精度等方面均优于传统MRF算法和模糊C均值（FCM）算法。     

基于图论优化的块采样纹理合成

基于马尔可夫随机场(MRF)模型和已有的块采样合成技术,提出一种改进的合成算法,采用图论的最小割线算法对MRF的似然性进行优化,将合成时的光栅扫描方式改为之字形扫描方式,以抑制纹理的倾向性和纹元的不完整性。试验证明,该算法的合成效果较好。     

结合MRF模型与粒子群优化算法的遥感影像纹理分割

影像纹理的马尔可夫随机场(MRF)模型是一种分析纹理较为经典的方法,已被广泛用于影像纹理的模拟和分割。由于传统的模拟退火算法在计算全局最优解时,处理效率较低,无法满足纹理分析与处理的性能要求。设计了一种判定纹理类别的适应度函数,提出了利用粒子群优化算法计算适应度函数的最优解,应用该算法对遥感影像数据进行了纹理分割实验。实验结果表明,该算法与模拟退火算法比较,具有寻优速度快的优点,是一种有效的图像分割优化方法。