二维Otsu阈值法的快速迭代算法

提出二维Otsu阈值法的快速迭代算法.针对传统二维Otsu阈值法及改进的递推二维Otsu阈值法等具有高计算复杂性的不足,假设被分割图像及其邻域平滑图像形成的二维联合直方图是连续二元概率分布函数的条件下,利用求多元函数极值的方法得到二维Otsu阈值法的快速迭代算法.大量实验结果表明,本文方法是可行的且有良好的分割性能.     

基于二维Arimoto熵的阈值分割方法

提出基于二维Arimoto熵的阈值分割方法.首先由图像的像素值及其邻域像素均值得到图像的二维直方图,然后从二维直方图中计算出二维Arimoto熵.当二维Arimoto熵达到最大时,对应的灰度级对即为分割阈值.通过引入二维联合幂概率分布建立快速算法,使算法速度大大提高,易于硬件实现.大量的对比实验表明,本文算法表现稳定,总体的分割效果优于基于二维Renyi熵和二维Shannon熵的阈值分割算法.     

二维直方图区域斜分的最大熵阈值分割算法

指出现有二维直方图区域直分法中存在明显的错分,提出一种二维直方图区域斜分方法.导出基于二维直方图区域斜分的最大熵阈值选取公式及其快速递推算法,给出图像分割结果和运行时间.并与基于二维直方图直分的最大熵原始算法及其快速算法进行比较.结果表明二维直方图区域斜分可使分割后的图像内部区域均匀,边界形状准确,更有稳健的抗噪性.本文算法的运行时间约为二维直方图斜分最大熵法原始算法的2%,不到二维直方图直分最大熵法的两种快速递推算法的1/3.     

两种二维交叉熵阈值法等价性证明及快速实现

二维直方图斜分最大类间交叉熵阈值(TOSMICE)法和二维交叉熵直线型阈值(TMCELT)法是两种有效的分割方法,且都是二维交叉熵阈值法,为了考查二者分割结果是否相同,提出对两种二维交叉熵阈值法的等价性探讨。首先分析两种二维交叉熵阈值法：虽然名称不同但经过证明其分割原理相同,然后对两种选取公式进行推导得到一种最简阈值选取公式,从而证明了二者的等价性,随之提出基于最简公式的一般递推算法,最后将二维直方图分布特性与这种算法有机结合得到新型快速的递推算法。实验结果表明,两种方法获取的阈值相等,分割结果相同;并且与当前二维直方图斜分递推算法相比,所提出的新型递推算法速度更快。     

矩不变调整的二维Shannon嫡图像分割及其快速实现

为了克服二维Shannon熵阈值法的缺陷,提出了一种使用矩不变法来调整二维直方图斜分Shannon熵的阈值分割方法。首先将二维直方图斜分原理运用到两种Shannon熵阈值法中,然后利用矩不变法从两种熵阈值法获取的阈值中选择最佳阈值,并提出二维直方图斜分Shannon熵阈值法的一般递推算法,最后将二维直方图分布特性与这种算法有机结合得到新型快速的递推算法。实验结果表明,提出的方法不仅分割效果优于当前的二维直方图斜分的最大熵阈值法,而且运行速度更快,约快4倍。     

二维直分指数交叉熵的印章图像阈值分割快速算法

提出了一种二维直分指数交叉熵的印章图像阈值分割快速算法。利用二维直方图对二维指数交叉熵进行阈值选取,导出快速算法。实验结果表明,提出的二维直分指数交叉熵的印章图像阈值分割快速算法相对于最大熵法和指数熵法,不仅分割结果精确,运行时间也相应缩短。     

利用混沌布谷鸟优化的二维Renyi灰度熵图像阈值选取

为了进一步降低现有的Renyi熵阈值法的计算复杂度,提出了基于混沌布谷鸟算法和二维Renyi灰度熵的阈值选取。首先,引入一维Renyi灰度熵阈值选取公式,建立基于像素灰度和邻域梯度的二维直方图,推导出基于该直方图的二维Renyi灰度熵阈值选取公式,通过快速递推公式来减少阈值准则函数的计算量;最后,采用混沌布谷鸟算法搜索最优阈值来完成图像分割。结果表明,与二维Arimoto熵法、基于粒子群的二维Renyi熵法、基于混沌粒子群的二维Tsallis灰度熵法、基于布谷鸟算法的二维Renyi灰度熵法相比,所提出的方法能够准确实现图像分割,且运算速度有所提升。     

二维直方图斜分最大类间交叉熵的图像分割

利用二维直方图斜分原理,提出了一种基于最大类间交叉熵的快速图像分割方法。首先依据二维直方图斜分法构建最大类间交叉熵阈值选取公式,然后导出这种最大类间交叉熵阈值选取的快速递推算法,最后将定义的数组运算与这种快速算法相结合搜索最佳阈值向量,使整个算法更简明高效。实验结果表明,与当前二维直方图斜分阈值方法相比,此算法效率更高,通用性更强。     

二维指数熵图像阈值选取方法及其快速算法

二维Shannon信息熵法是图像阈值分割中常用的经典算法，但存在着不足。为此，提出了一种二维指数信息熵阈值选取方法，克服了对数熵的不足,将对数改为指数，提高了速度。同时给出了一种二维指数熵阈值选取的快速算法，通过改变二维直方图的区域划分，将二维阈值转换为一维，运行时间不到原算法的1%。实验结果表明，该算法能快速准确地实现图像分割。     

利用混沌PSO或分解的2维Tsallis灰度熵阈值分割

现有最大Shannon熵或Tsallis熵阈值选取方法没有从类内灰度均匀性出发,而仅依据图像灰度直方图,并且Tsallis熵法的分割效果通常优于Shannon熵法。为此,提出了基于混沌粒子群优化(PSO)和基于分解的两种2维Tsallis灰度熵阈值分割方法。首先,给出了1维Tsallis灰度熵阈值选取方法并将其推广到2维,导出了相应的2维Tsallis灰度熵阈值选取公式及其递推算法;其次,利用混沌PSO算法搜寻2维Tsallis灰度熵法的最佳阈值,并采用递推方式去除迭代过程中适应度函数的冗余运算,大大提高了运行速度;最后,将2维Tsallis灰度熵阈值选取方法的运算转化为两个1维Tsallis灰度熵法的运算,计算复杂度从O(L2)进一步降低到O(L)。实验结果表明,与2维最大Shannon熵法、2维最大Tsallis熵法及2维Tsallis交叉熵法相比,所提出的两种方法可以大幅提高图像分割质量和算法运行速度。     

二维直方图准分的Renyi熵快速图像阈值分割

针对传统二维Renyi熵(RE)分割法分割结果不够准确和计算复杂度高的问题,提出一种快速的二维RE准分法。首先,用与主对角线平行的四条斜线将直方图分成内点区、边界点区和噪声点区,并对噪声点区进行去噪处理以便获得更好的分割性能。然后,对内点区与边界点区在RE公式中的对应量准确取值使阈值选取更准确。最后,提出二维RE准分法的一般递推算法,并在此算法的基础上利用RE在二维直方图上的计算特性和两个公式导出快速的二维RE阈值选取算法来降低计算复杂度。实验结果表明,与对比方法相比,文中方法不仅分割更准确和抗噪性更强,而且其运行时间少,与二维RE斜分法运行时间相近。     

快速二维最小交叉Tsallis熵的图像阈值分割

目前二维最小交叉Tsallis熵阈值分割法有较好的分割性能,但由于计算复杂度高,使得分割速度慢。针对此问题,提出了一种基于二维最小交叉Tsallis熵的快速图像分割方法。首先对二维最小交叉Tsallis熵法公式进行推导找出需要递推的几个量,然后对二维直方图投影进行分析得到二维直方图的特性;最后利用此特性导出新型的快速递推算法来减少计算时间。实验结果表明:相对于当前二维最小交叉Tsallis熵阈值法,提出的方法在保持分割效果的情况下,其速度提高了20倍以上,其运行时间小于0.2 s。     

灰度图像最小误差阈值分割法的二维推广

一维最小误差阈值法假设了目标和背景的灰度分布服从混合正态分布. 考虑到噪声等因素对图像质量的影响, 本文在二维灰度直方图上, 基于二维混合正态分布假设, 给出一维最小误差阈值法的二维推广表达式. 为了提高算法的运行速度, 也给出了快速递推算法. 实验表明, 二维最小误差阈值法是一个有效的图像分割算法, 能够更好地适应目标和背景方差相差较大的图像及噪声图像的分割问题.     

二维Otsu阈值法的快速算法

最大类间方差法(Otsu)是图像分割的经典算法,在其基础之上发展起来的二维Otsu阈值分割法由于计算复杂而制约了其应用。针对这一缺点,提出一种改进的二维Otsu阈值法的快速算法。首先将原始二维直方图划分成M×M个区域,将每个区域视为1个点,构造新的二维直方图,在其上利用二维Otsu以及快速递推算法,得到分割阈值所处的区域编号;既而对所确定的区域再次使用二维Otsu算法得到原始图像的分割阈值。实验结果证明,改进算法有效地提高了计算速度,降低了算法的空间复杂度,且分割效果与原始算法基本一致。     

基于灰度-梯度二维对称Tsallis交叉熵的阈值分割

针对灰度级-平均灰度级直方图的二维Tsallis交叉熵阈值分割法存在错分、计算复杂度较高问题,提出一种基于灰度-梯度二维对称Tsallis交叉熵的阈值分 割方法。构建新的灰度-梯度二维直方图,更加全面地考虑目标点和背景点;导出基于该直方图区域划分的对称Tsallis交叉熵阈值选取公式;采用基于tent映射的 混沌小生境粒子群优化算法搜寻二维最佳阈值向量,并引入快速递推算法降低其适应度函数的计算复杂度。实验结果表明,与基于灰度级-平均灰度级直方图的 二维Tsallis交叉熵阈值分割法相比,该方法能够使分割后的图像边缘更加准确,类内灰度更加均匀,且实时性提高了30倍。     

基于双界线的Otsu阈值分割法及其快速算法

传统2维Otsu阈值分割法由于运算时间长、抗噪能力不足而在应用中受到限制。为了克服这些缺点,提出了一种基于双界线的2维Otsu阈值理论及其快速算法。在新的2维直方图中,两条平行于对角线的界线决定目标和背景区域的宽度,垂直于对角线的分割直线决定阈值大小。该算法运用Roberts算子和线性拟合法确定双界线,然后运用改进的Otsu法计算最佳阈值,最后对噪声区域进行后处理。实验结果表明,该算法不仅运算速度快,而且具备较好的分割质量和抗噪性能。同时,快速算法的引入,进一步降低了运算量,使得该算法具备更好的实时性。     

改进的最大嫡闭值分割及其快速实现

针对传统二维最大嫡阂值法对二维直方图采用近似处理等的不足,提出了改进的二维最大墒快速阈值分割方法。首先对部域模板进行改进,将改进后的模板用来构建二维直方图,并将最大嫡法用于此直方图上,以便获得最佳阈值;然后,舍弃传统的二维直方图中关于主对角区域的概率近似为1的假设,使阂值选取更准确;最后,分析二维直方图投影,得到其特性,并证明两定理的存在。利用此特性和两定理导出新型、快速的递推算法来降低计算复杂度。仿真实验结果表明,与当前二维最大嫡法相比,提出的方法不仅分割更准确和抗噪性更强,而且占用的存储空间更少,分割速度更快,分割时间少于0.04s。     

二维最大相关准则图像阈值分割递推算法

提出了基于二维直方图的最大相关准则自动阈值图像分割算法。该算法根据图像中目标和背景分布的相关量最大来选择阈值。基于二维最大相关准则的阈值分割算法具有较强的抗噪声能力,能够实现准确分割。在实际应用中,为了加快二维最大相关准则阈值分割的计算速度,减少重复计算,推导了该算法的快速递推公式。递推算法节省了计算时间,使算法具有更强的实用价值。通过对低对比度、低信噪比的遥感红外图像进行试验,结果表明二维最大相关准则图像阈值分割算法具有良好的分割效果,其递推算法使其计算速度提高了近30倍。     

基于2维灰度熵阈值选取快速迭代的图像分割

目的 为了使图像阈值分割的精度和速度进一步提高,提出了一种基于2维灰度熵阈值选取快速迭代的图像分割方法。方法 首先,提出了1维灰度熵阈值选取的快速迭代算法;然后,考虑图像目标和背景的类内灰度均匀性,给出了基于灰度—邻域平均灰度级直方图的灰度熵阈值选取准则;最后,提出了2维灰度熵阈值选取的快速迭代算法,并采用递推方式计算准则函数中的中间变量,避免其重复运算,加快了运算速度,大大减少了运算量。结果 大量实验结果表明,与近年来提出的3种阈值分割法相比,所提出的方法分割性能更优,分割后的图像中目标区域完整,边缘清晰,细节丰富且运行时间短,仅为基于混沌小生境粒子群优化的二维斜分倒数熵分割法运行时间的3%左右。结论 本文方法对不同类型灰度级图像的分割效果及运行速度均有明显优势,是实际系统中可选择的一种快速有效的图像分割方法。