基于区域的多尺度全色遥感图像分割

针对边缘信息不足导致的图像误分割问题,提出一种基于区域的多尺度全色遥感图像分割方法.首先,利用曲波变换对图像进行多尺度分析,获取多尺度分解图像;然后,利用规则划分技术将其图像域划分成一系列子块,结合统计方法,建立基于区域的多尺度统计分割模型;接着设计可逆变马尔可夫链蒙特卡罗(RJMCMC)算法求解该分割模型;最后,利用所提出方法对全色遥感图像进行分割实验,实验结果表明,所提出方法能够有效解决图像误分割问题,并较好地实现图像分割.     

高分辨率光学遥感影像舰船检测算法研究

针对传统舰船检测方法在高分辨率光学遥感影像中虚警率较高的问题,提出了一种适用于高分辨率光学遥感影像的舰船检测算法。利用能够表征地物纹理特征的二维图像熵结合区域生长原理实现海陆分离,在舰船目标分割阶段,引入视觉显著性模型,解决了不能分割暗极性舰船目标的问题,大部分场景下分割精度较高。最后在分割出的候选目标中,采用多特征量综合的方法剔除虚警。结果表明,该算法在舰船目标检测中有较高的检测率和较低的虚警率。     

高斯Copula的多光谱遥感影像分割

为了充分利用多光谱影像波段间的相关性,提出高斯Copula的多光谱遥感影像分割方法.首先,建立基于马尔可夫随机场的标号场模型,使用Potts模型刻画该标号场.然后,建立表征像素光谱测度的特征场,利用高斯Copula建立像素光谱测度的多变量统计模型以刻画该特征场.结合标号场、特征场模型及各模型参数的先验概率,利用贝叶斯定理建立多光谱影像分割的后验概率模型.最后,设计适用于模拟后验概率模型的M-H算法,在最大后验概率策略下获取最优分割结果.对模拟和真实多光谱影像分割结果表明,文中方法描述波段间相关性的能力较强,准确性较高.     

基于邻域信息的改进模糊c均值脑MRI分割

在脑图像分割中,噪声或异常值的干扰往往会使得图像的质量下降。而传统的模糊c均值算法存在一定的缺限,容易受初始值的影响,这给医生准确识别和提取脑组织带来很大的麻烦。针对这些问题,提出一种基于用马尔可夫模型构建的图像像素点邻域的改进模糊c均值图像分割方法。首先,用遗传算法（GA）确定初始的聚类中心;然后,改变目标函数的表达方式,通过在目标函数中添加修正项来改变隶属度矩阵的计算方式,并用约束系数对其来调节;最后,由马尔可夫随机域来表达邻域像素的标号信息,并利用马尔可夫随机场（MRF）的最大化条件概率来表示像素的邻域,增强了抗噪性。实验结果显示,该方法拥有较好的抗噪性,可以降低误分割率,在对脑图像分割时具备较高的分割精度。分割后的图像平均精度可达：JS（Jaccard Similarity）指标为82.76%,Dice指标为90.45%,Sensitivity指标为90.19%;同时,对脑图像边界处的分割更加清晰,分割后的图像更加接近于标准分割图像。     

Iterative infrared ship target segmentation based on multiple features

This paper presents an efficient method for ship target segmentation in infrared (IR) images. It consists of mainly two procedures: iterative image segmentation and ship target selection. First, based on the intensity distribution of an IR image, we design a global background subtraction filter (GBSF) to suppress the background, and an adaptive row mean subtraction filter (ARMSF) to enhance the target. After iteratively applying these two filters, we can obtain a proper threshold for image segmentation. Second, based on the geometric properties of the ship target, we construct four shape features and a selection criterion to identify the real target and remove the non-target regions. Experimental results demonstrate that the proposed method can effectively segment ship targets from different backgrounds in IR images. The advantage of the proposed method over the others in the previous literatures is validated in both visual and quantitative comparisons, especially for IR images with low contrast and uneven intensities.     

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。     

自动确定类别数的RJMCMC+SA图像分割算法研究

在保证遥感图像分割模型复杂性、分割精度的情况下,自动确定分割类别数是一 个重点问题。为此,结合可逆跳马尔科夫蒙特卡洛和模拟退火理论(RJMCMC+SA)构建了图像 分割算法。通过高斯曲率滤波(GC)对图像进行几何平滑处理,依据贝叶斯理论形式化非线性回 归模型中的参数变量从而建立后验概率分布,利用 RJMCMC 算法实现该后验概率分布并构建 概率转移核,结合 SA 算法加速概率转移核收敛,确定分割算法中径向基函数的个数和参数, 完成类别数自动确定和图像全局性分割。在全色遥感图像和伯克利大学实验数据库图像上,分 别与 4 种径向基函数分割模型实验对比,数据分析表明,该算法不仅在复杂性和精确度上取得 很好的平衡,而且能够自动确定图像类别数。     

遥感图像分割中的信息割算法

提出了一种改进的信息割（MIC）算法。首先证明了信息割（IC）模型与Cauchy-Schwarz cut（CScut）等价,并通过图谱方法给出IC目标函数优化问题的最优解;其次利用 图像中像素点间的灰度和空间关联性,在IC算法的基础上提出一种MIC算法,该算法首次使用联合灰度信息和空间位置信息的Parzen窗函数来估计概率密度函数,降低了图像中灰度 变化对图像分割的影响。加噪合成图像及遥感图像分割实验结果表明MIC算法较IC算法具有更好的抗噪性能,且与图谱方法相比计算复杂度显著降低。     

Image segmentation by data-driven Markov chain Monte Carlo

This paper presents a computational paradigm called Data-Driven Markov Chain Monte Carlo (DDMCMC) for image segmentation in the Bayesian statistical framework. The paper contributes to image segmentation in four aspects. First, it designs efficient and well-balanced Markov Chain dynamics to explore the complex solution space and, thus, achieves a nearly global optimal solution independent of initial segmentations. Second, it presents a mathematical principle and a K-adventurers algorithm for computing multiple distinct solutions from the Markov chain sequence and, thus, it incorporates intrinsic ambiguities in image segmentation. Third, it utilizes data-driven (bottom-up) techniques, such as clustering and edge detection, to compute importance proposal probabilities, which drive the Markov chain dynamics and achieve tremendous speedup in comparison to the traditional jump-diffusion methods. Fourth, the DDMCMC paradigm provides a unifying framework in which the role of many existing segmentation algorithms, such as, edge detection, clustering, region growing, split-merge, snake/balloon, and region competition, are revealed as either realizing Markov chain dynamics or computing importance proposal probabilities. Thus, the DDMCMC paradigm combines and generalizes these segmentation methods in a principled way. The DDMCMC paradigm adopts seven parametric and nonparametric image models for intensity and color at various regions. We test the DDMCMC paradigm extensively on both color and gray-level images and some results are reported in this paper     

离散ADMM方法下像素与对象基元协同优化的遥感影像无监督语义分割

语义分割是遥感影像分析中的重要技术之一。现有的方法（如基于深度卷积神经网络的方法等）虽然在语义分割中取得了显著进展,但往往需要大量训练数据。基于图模型的马尔可夫随机场模型（Markov random field model,MRF）提出了一种不依赖训练数据的无监督语义分割思路,可以有效地刻画地物空间关系,并对地物空间分布的统计规律进行建模。但现有的MRF模型方法通常建立在基于像素或对象的单一粒度基元上,难以充分利用影像信息,语义分割效果不佳。针对上述问题,引入交替方向乘子法 （alternative direction method of multiplier,ADMM）并将其离散化,提出了一种像素与对象基元协同的MRF模型无监督语义分割方法（MRF-ADMM）。首先构建像素基元和对象基元两个概率图,其中像素基元概率图用于刻画影像的细节信息,保持语义分割的边界;对象基元概率图用于描述较大范围的空间关系,以应对遥感影像地物内部的高异质性,使分割结果中地物内部具有良好的区域完整性。在模型求解过程中,针对像素和对象基元的特点,提出了一种离散化的ADMM方法,并将其用于两种基元类别标记的传递与更新,实现像素基元细节信息和对象基元区域信息的协同优化。高分二号和航拍影像等不同数据库不同类型遥感影像的语义分割实验结果表明,相较于现有的MRF模型,提出的MRF-ADMM方法能有效地协同不同粒度基元的优点,优化语义分割结果。     

混合空间新型贝叶斯网络模型的图像分割应用研究

现有研究工作没有确定概率向量模型的混合部分比例,所以无法解决MCMC方法的迭代收敛性问题。在具有空间平滑约束的高斯混合模型GMM基础上提出新型贝叶斯网络模型并应用于图像分割领域。模型应用隐Dirichlet分布LDA的概率密度模型和Gauss-Markov随机域MRF的隐Dirichlet参数混合过程来实现参数平滑过程,具有如下优点:针对空间平滑约束规范概率向量模型比例;使用最大后验概率MAP和期望最大化算法EM完成闭合参数的更新操作过程。实验表明,本模型比其他应用GMM方法的图像分割效果好。该模型已成功应用到自然图像和有噪声干扰的自然艺术图像分割过程中。     

复杂环境下的运动车辆检测

针对目前采用的车辆检测方法的优缺点,提出了一种新的车辆区域检测方法,能够消除阴影干扰。该算法首先运用选择性背景更新法进行背景相减,获取感兴趣区域,然后提出基于图的区域分割算法,对感兴趣区域进行再分割。该方法充分考虑了视频图像全局和局部的空间信息,根据分割区域的大小自动自适应地调节对图像局部细节的忽略程度,从而获取局部区域像素信息较为一致的分割块。最后基于分割过程中所具有的马尔科夫属性,运用条件随机域的方法建立分割后验概率分布,求取最大后验概率确定标号,并对具有相同标号的相邻分割进行合并。     

基于GEPSO模型的面向对象遥感图像分类

针对演化算法的寻优能力,提出了基于GEPSO(GEP Optimized by PSO)模型的面向对象遥感图像分类方法.先对遥感图像进行分割,选择特征集,然后利用GEPSO算法为每类图像对象构造一个类中心.构造类中心的过程先利用GEP搜索一个次优解,再根据这个次优解利用PSO搜索最优解.实验结果表明,基于GEPSO模型的面向对象遥感图像分类方法具有较高的分类精度.     

广义模糊熵图像阈值分割参数选取的ADE方法

针对广义模糊熵图像阈值分割参数不能自动选取,提出自适应差分进化（Adaptive Differential Evolution,ADE）的广义模糊熵图像阈值分割方法。利用自适应差分进化算法作为优化工具来选取广义模糊熵阈值分割所需要的最佳参数,引入自适应变异算子和提出交叉概率自适应函数对优化过程进行控制,通过把参数带入广义模糊熵的补函数得到图像的阈值,进而得到图像最优分割。为验证其有效性与可行性,分别同基本图像质量评价准则的模糊熵图像阈值分割算法和粒子群优化广义模糊熵图像阈值分割算法相比较,实验表明,针对不同细节的图片,该算法所得分割结果多数情况下背景信息更少,目标信息更清晰,用时更短,分割更稳定且效果良好。     

融入邻域作用的高斯混合分割模型及简化求解

目的 基于高斯混合模型（GMM）的图像分割方法易受噪声影响,为此采用马尔可夫随机场（MRF）将像素邻域关系引入GMM,提高算法抗噪性。针对融入邻域作用的高斯混合分割模型结构复杂、参数估计困难,难以获得全局最优分割解等问题,提出一种融入邻域作用的高斯混合分割模型及其简化求解方法。方法 首先,构建融入邻域作用的GMM。为了提高GMM的抗噪性,采用MRF建模混合模型权重系数的先验分布。然后,利用贝叶斯理论建立图像分割模型,即品质函数;由于品质函数中参数较多（包括权重系数,均值,协方差）、函数结构复杂,导致参数求解困难。因此,将品质函数中的均值和协方差定义为权重系数的函数,由此简化模型结构并方便其求解;虽然品质函数中仅包含参数权重系数,但结构比较复杂,难以求得参数的解析式。最后,采用非线性共轭梯度法（CGM）求解参数,该方法仅需利用品质函数值和参数梯度值,降低了参数求解的复杂性,并且收敛快,可以得到全局最优解。结果 为了有效而准确地验证提出的分割方法,分别采用本文算法和对比算法对合成图像和高分辨率遥感图像进行分割实验,并定性和定量地评价和分析了实验结果。实验结果表明本文方法的有效抗噪性,并得到很好的分割结果。从参数估计结果可以看出,本文算法有效简化了模型参数,并获得全局最优解。结论 提出一种融入邻域作用的高斯混合分割模型及其简化求解方法,实验结果表明,本文算法提高了算法的抗噪性,有效地简化了模型参数,并得到全局最优参数解。本文算法对具有噪声的高分辨率遥感影像广泛适用。     

应用马尔可夫随机场的金属疲劳断口条带分割

研究了金属疲劳断口图像的分割问题,提出了一种基于马尔可夫随机场（MRF）的金属疲劳断口图像的条带分割方法。由于疲劳断口图像中的纹理记录了整个断裂过程中的受力情况,通过对疲劳断口的条带纹理进行分析可以反演断裂的过程,因此研究疲劳断口图像的分割可以对失效分析有重要的科学价值。文中构造了图像的马尔可夫随机场模型,并且提出了一种基于该模型的图像分割算法。马尔可夫随机场模型是一种描述图像结构的概率模型,能够充分利用图像的空间相关信息,能够实现对低信噪比的金属疲劳断口图像进行条带分割。结果表明算法具有收敛速度快、稳健性好等优点。     

折棍变分贝叶斯图像分割算法

为提高图像分割的抗噪鲁棒性并解决分割数目的自适应确定问题,通过在聚类标签先验概率的折棍构造过程中建立Markov随机场,将空间相关性约束引入Dirichlet过程混合模型的概率建模,使聚类的空间平滑性得以增强,并采用变分推断方法获得聚类标签的收敛解析解,提出一种基于折棍变分贝叶斯推断的图像分割算法,实现了对像素聚类标签和分割数目的同步自适应学习,避免了传统方法中因引入空间相关性约束而出现的计算复杂问题.基于Berkeley BSD500图像测试数据集的数值实验结果表明,该算法具有比现有的混合模型聚类图像分割算法更高的PRI值,且在低于0.1的噪声方差条件下表现出了更优的抗噪鲁棒性.     

基于图割和模糊连接度的交互式舰船红外图像分割方法

针对舰船红外图像分割中的低对比度、边缘模糊和目标灰度不均匀问题, 提出了基于图割和模糊连接度的交互式图像分割方法. 交互方式为矩形笔刷, 选择目标和背景种子点. 分割方法为基于图割的图像分割方法, 引入模糊连接度来计算图割的似然能, 给出了模糊连接度权重的自动确定方法, 提出了基于直方图分解的高斯混合模型(Gaussian mixture model, GMM)成分个数和参数估计方法. 仿真结果表明, 新方法可实现各种复杂环境下舰船红外图像目标的有效分割.     

核空间隐马尔可夫随机场图像模糊聚类

针对模糊C均值算法未考虑图像邻域信息,导致其分割效果不好的不足,结合隐马尔可夫随机场和高斯核函数,提出核空间隐马尔可夫随机场模糊C均值聚类算法。引入隐马尔可夫随机场,在目标函数中引入像素的空间邻域信息,使得分割算法对噪声鲁棒性增强;引入核函数,将样本点非线性变换映射到高维特征空间,增强图像分割的抗干扰能力,保持图像的细节信息。对标准灰度图像添加噪声,用以验证算法的性能。视觉效果及分割图像的峰值信噪比均显示,改进算法具有更好的抗噪能力。     

基于微粒群算法的二维最大熵图像分割方法

该文研究了基于二维最大熵的图像分割方法,针对二维最大熵图像分割方法求取阈值时存在的计算复杂、时间长、实用性差等问题,提出了基于微粒群算法的二维最大熵图像分割方法.该方法运用微粒群算法对图像的二维阈值空间进行全局搜索,并将搜索得到的二维熵最大值所对应的点灰度-区域灰度均值对作为阈值进行图像分割.实验结果表明,由于该方法考虑了点灰度和区域灰度均值,且采用了离散的全局搜索算法,所以不仅得到了令人满意的分割效果,而且大大的提高了计算速度,是一种实用有效的图像分割方法.