采用模糊聚类和水平集方法的混合模型图像分割(IJIGSP-V4-N6-1)

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基于模糊阈值和水平集的红外图像分割方法

基于模糊阈值和水平集的红外图像分割方法

基于模糊阈值和水平集的红外图像分割方法史小丹;马国锐;陈王丽;杨国鹏;秦前清【摘要】针对阈值法分割红外图像易产生误分割和水平集分割方法受初始曲线限制大,提出了一种结合模糊阈值与水平集的自适应红外图像分割方法.该方法首先采用二维Otsu方法计算阈值,利用该阈值获取模糊阈值分割法中的窗口宽度,使模糊阈值分割法具有自适应性;然后采用此自适应模糊阈值分割法预分割红外图像,利用预分割结果自动获取水平集初始曲线;最后将Chan-Vese方法与Shi方法结合提出改进的水平集方法,并用此方法分割红外图像.实验结果表明,本文方法具有较好的分割效果和较强的鲁棒性.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2016(046)001【总页数】6页(P109-114)【关键词】图像分割;水平集方法;模糊阈值;二维Otsu;红外图像;自适应【作者】史小丹;马国锐;陈王丽;杨国鹏;秦前清【作者单位】武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉430079;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉430079;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉430079;空军装备研究院,北京100085;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉430079【正文语种】中文【中图分类】TP391红外图像系统根据物体的温度和辐射成像,具有全天候运作的特点,被广泛地应用在军事和民用方面[1]。

其中,红外图像分割是系统进行视觉分析和模式识别的基础[2]。

由于目标和背景之间会发生热交换,传感器自身噪声及大气散射影响,红外图像中目标和背景对比度低,边缘模糊。

同时目标本身红外辐射不均也会导致目标灰度不均匀。

这些特点都增加了红外图像分割的难度。

红外图像分割方法主要分为四类[3]:阈值分割方法[4-5];活动轮廓模型[6-7];mean-sift分割方法[8];神经网络方法[9-10]。

阈值分割方法由于简单高效较多地应用于红外图像分割,常用的有Otsu方法[4],最大熵法[11]等。

图像分割综述

图像分割综述

摘要图像分割是把图像划分为有意义的若干区域的图像处理技术,分割技术在辅助医学诊断及运动分析、结构分析等领域都有着重要的研究价值和广泛的应用发展前景。

在阅读大量文献的基础上,本文对图像分割技术的理论基础、发展历程及图像分割方法的热点、难点问题进行了分类综述,对不同分割算法优缺点进行了总结和归纳,并对图像分割的发展趋势进行了初步的展望和预测。

在此基础上,为了对图像分割理论有更直观的认识,本文选取并行边界算法和分水岭算法这两种方法,用MATLAB软件进行了基础的仿真,并对结果进行了分析和总结,本文重点对一些近年来新兴的算法,比如水平集(Level-set)算法、马尔科夫随机场算法(Markov)、模糊算法、遗传算法、数学形态学算法等进行了概略性的探讨,对这些新兴算法的特点、原理、研究动态进行了分析和总结。

关键词:图像分割;边界;区域;水平集;马尔科夫AbstractImage segmentation is an image processing technology that divides the image into a number of regions. Image segmentation has very important significance in supporting medical diagnosis, motion analysis, structural analysis and other fields.Based on recent research, a survey on the theory and development of image segmentation, hot and difficult issues in image segmentation is given in this article. And describes the characteristics of each method as well as their respective advantages and disadvantages in image segmentation .This article introduces and analyzes some basic imaging and image segmentation methods in theory and describes the development trends of medical image segmentation. To have a better understanding of image segmentation, I use MATLAB software to stimulate on images about the parallel edge algorithms and watershed algorithm. And the analysis of the segmentation results is given in the article.This article introduces and analyzes the new algorithms in recent years such as Level-set algorithm, Markov algorithm, Fuzzy algorithm, Genetic algorithm and Morphological algorithm. In this paper, the features, theory and research trends of these algorithms are analyzed and summarized.Keywords: Image segmentation; Border; Area;Level-set;Markov第1章引言1.1 图像分割的背景和重要作用图像是传达信息的一种方式,图像中含有大量的有用信息,理解图像并从图像中抽取信息以用来完成其他工作是数字图像技术中一个重要的应用领域,而理解图像的第一步就是图像的分割。

基于模糊阈值和水平集的红外图像分割方法

基于模糊阈值和水平集的红外图像分割方法

史小 丹 ,马 国锐 ,陈王 丽 ,杨 国鹏 ,秦前 清
(1.武汉 大学测绘遥感信 息工程 国家重点实验室 ,湖北 武汉 430079;2.空军装备研究 院 ,北京 100085)
摘 要 :针对 阈值 法分 割红 外 图像 易产 生误 分 割和 水平 集分 割方 法 受初始 曲线 限制 大 ,提 出 了 一 种 结合 模 糊 阈值 与水 平 集 的 自适应 红 外 图像 分 割方 法 。该 方 法 首先 采 用 二 维 Otsu方 法 计 算 阈值 ,利用该 阈值 获取 模 糊 阈值 分 割 法 中的窗 口宽度 ,使 模 糊 阈值 分 割法具 有 自适 应 性 ;然 后采 用 此 自适 应模 糊 阈值 分 割法预 分 割红外 图像 ,利用 预分 割结 果 自动获 取水 平集 初始 曲线 ; 最 后将 Chan—Vese方法 与 Shi方 法结 合提 出改进 的水平 集 方法 ,并用 此方 法分 割红 外 图像 。 实 验结 果表 明,本 文 方 法具有 较好 的分 割效 果和 较 强 的鲁 棒 性。 关 键词 :图像分 割 ;水 平 集方 法 ;模 糊 阈值 ;二 维 Otsu;红外 图像 ;自适 应 中 图分 类 号 :TP391 文献标 识码 :A DOI:10.3969/j.issn.1001-5078.2016.01.021
W uhan University,Wuhan 430079,China;2.Air Force Institute,Beijing 100085,China)
A bstract:As it is likely to generate redundant contour ̄by fuzzy--threshold·-based infrared image segmentation method and it is sensitive to initial contour by level set segmentation method,an adaptive segmentation method of infrared im— age based on fuzzy threshold and level set is presented.Firstly,this algorithm introduces 2-D Otsu to ca lculate a threshold,and then the window width of fuzzy threshold is obtained based on the threshold from 2-D Otsu.Then,the a— daptive fuzzy threshold is adopted to pre-segm ent infrared images,and the initia l contour of level set is obtained de- pending on the pre-segm entation result.Finally,an improved level set method by com bing Chan-Vese method and Shi method is proposed,an d the improved level set method is adopted to segment infrared images.The results of experi— m ents prove that this al gorithm has better segm entation effect and robustness. K ey words:image segmentation;level set method;fuzzy threshold;2一D Otsu;infrared image;adaptive

图像分割方法总结

图像分割方法总结

医学图像分割理论方法概述医学图像分割就是一个根据区域间的相似或不同把图像分割成若干区域的过程。

目前,主要以各种细胞、组织与器官的图像作为处理的对象,图像分割技术主要基于以下几种理论方法。

1.基于统计学的方法统计方法是近年来比较流行的医学图像分割方法。

从统计学出发的图像分割方法把图像中各个像素点的灰度值看作是具有一定概率分布的随机变量,观察到的图像是对实际物体做了某种变换并加入噪声的结果,因而要正确分割图像,从统计学的角度来看,就是要找出以最大的概率得到该图像的物体组合。

用吉布斯(Gibbs)分布表示的Markov随机场(MRF)模型,能够简单地通过势能形式表示图像像素之间的相互关系,因此周刚慧等结合人脑MR图像的空间关系定义M arkov随机场的能量形式,然后通过最大后验概率 (MAP)方法估计Markov随机场的参数,并通过迭代方法求解。

层次MRF采用基于直方图的DAEM算法估计标准有限正交混合( SFNM)参数的全局最优值,并基于MRF先验参数的实际意义,采用一种近似的方法来简化这些参数的估计。

林亚忠等采用的混合金字塔Gibbs随机场模型,有效地解决了传统最大后验估计计算量庞大和Gibbs随机场模型参数无监督及估计难等问题,使分割结果更为可靠。

2.基于模糊集理论的方法医学图像一般较为复杂,有许多不确定性和不精确性,也即模糊性。

所以有人将模糊理论引入到图像处理与分析中,其中包括用模糊理论来解决分割问题。

基于模糊理论的图形分割方法包括模糊阈值分割方法、模糊聚类分割方法等。

模糊阈值分割技术利用不同的S型隶属函数来定义模糊目标,通过优化过程最后选择一个具有最小不确定性的S函数,用该函数表示目标像素之间的关系。

这种方法的难点在于隶属函数的选择。

模糊C均值聚类分割方法通过优化表示图像像素点与C各类中心之间的相似性的目标函数来获得局部极大值,从而得到最优聚类。

Venkateswarlu等改进计算过程,提出了一种快速的聚类算法。

改进遗传算法优化模糊均值聚类中心的图像分割

改进遗传算法优化模糊均值聚类中心的图像分割

改进遗传算法优化模糊均值聚类中心的图像分割董倩【期刊名称】《吉林大学学报(理学版)》【年(卷),期】2015(000)004【摘要】针对传统模糊均值聚类算法存在的问题,提出一种改进遗传算法优化模糊均值聚类中心的图像分割算法。

首先在标准遗传算法的交叉操作中引入方向因子,使参与交叉的个体向最佳个体靠近,加快算法的收敛速度,并通过增强群体间的信息共享机制提高算法的全局搜索能力,避免了早熟收敛,改善了全局解的精度;然后采用改进遗传算法选择模糊均值聚类算法的初始聚类中心,实现图像分割;最后采用仿真实验测试算法性能。

实验结果表明,相对于传统模糊均值聚类算法及其他图像分割算法,本文算法在分割正确率、分割速度及鲁棒性上均更优。

%In order to improve the image segmentation accuracy,in view of the problems inthe traditional fuzzy clustering algorithm,the author proposed an image segmentation algorithm based on improved genetic algorithm optimizing fuzzy means clustering center.First of all,the direction factor was introduced into the crossover operation of standard genetic algorithm to make individual in cross approach to the best individual so as to accelerate the convergence speed,and inter group information sharing mechanism was enhanced to i mprove the algorithm’s global search capability and avoid the premature convergence so as to improve the accuracy of global solution.Then the initial cluster centers of fuzzy k-means clustering algorithm were selected by improved genetic algorithm to realize imagesegmentation. Finally the performance was tested by simulation experiments. The experimental results show that compared with the traditional fuzzy C-means clustering algorithm and other images segmentation algorithm,the proposed algorithm is better in segmentation accuracy rate, the segmentation speed and robustness.【总页数】7页(P680-686)【作者】董倩【作者单位】石家庄学院计算机学院,石家庄 050035【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.模糊C均值聚类图像分割的改进遗传算法研究 [J], 杨凯;蒋华伟2.改进的基于遗传模糊C均值聚类的图像分割算法 [J], 仲崇峰;刘智3.基于量子遗传算法和模糊C均值聚类的图像分割 [J], 刘衣;游继安4.基于量子遗传算法和模糊C均值聚类的图像分割 [J], 刘衣;游继安5.基于新的遗传算法的模糊C均值聚类用于遥感图像分割 [J], 路彬彬;贾振红;何迪;杨杰;庞韶宁因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

基于超像素快速模糊聚类的印刷品图像分割方法

基于超像素快速模糊聚类的印刷品图像分割方法

基于超像素快速模糊聚类的印刷品图像分割方法
彭来湖;张晓蓉;李建强;胡旭东
【期刊名称】《包装学报》
【年(卷),期】2024(16)3
【摘要】针对当前彩色印刷品色差检测过程中效率低、复杂性高等问题,提出了一种基于超像素快速模糊聚类的印刷品图像分割方法(SFFCM)。

先用简单线性迭代聚类(SLIC)算法将图像分割为紧密相邻的超像素区域。

每个超像素区域被视为一个独立的聚类单元。

随后,将模糊C均值聚类(FCM)算法应用于超像素的归属关系计算中,即引入隶属度值,允许超像素归属于多个聚类中心,并通过权衡归属度值来实现模糊聚类。

实验结果表明,相对于其他算法,本文方法在保持良好实时性的同时,实现了较好的分割效果,有效平衡了算法复杂度与分割效果之间的关系。

【总页数】6页(P85-90)
【作者】彭来湖;张晓蓉;李建强;胡旭东
【作者单位】浙江理工大学机械工程学院;浙江理工大学龙港研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TB484;TP317.4
【相关文献】
1.超像素有偏观测模糊聚类的乳腺超声图像分割
2.一种基于超像素的快速聚类图像分割算法
3.基于超像素粒化与同质图像粒聚类的矿井人员图像分割方法
4.一种基
于自适应超像素的改进谱聚类图像分割方法5.一种基于超像素的快速聚类图像分割算法
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模糊RENYI熵与QGA结合的快速图像分割

模糊RENYI熵与QGA结合的快速图像分割

图像分割是图像处理和计算机视觉中的关键技术之一,分割的质量直接影响图像理解与模式识别的效果[1]。

目前已提出基于区域、基于分水岭变换和基于阈值等分割方法。

其中,基于阈值的分割方法因其实现的直观性和简单性被广泛使用[2]。

如何选取合适的阈值进行有效的分割是图像阈值分割的关键,近年来已提出多种阈值选取方法。

其中基于Shannon熵的阈值法因实现简单、性能稳定、具有良好的信息论背景而成为一类典型的阈值选取方法,并在实际中得到了广泛的应用[3-4]。

Renyi熵是Shannon熵的广义形式,可以消除目标函数的一些局部极值,且易于优化。

因此,Renyi熵在图像分割的阈值选取中比Shannon熵效果更好[5-6]。

由于3维物体向2维图像投影、模拟图片向数字图像转换过程中所带来的固有模糊性以及图像中边界和非均质区域的不确定性[7],决定了数字图像本质上是模糊的。

模糊集理论对不确定性有较好的描述能力已被应用到图像阈值分割中[8-9]。

但是,现有基于Renyi熵的分割技术并未考虑图像的模糊特性,因此,具有一定的局限性。

针对数字图像的模糊特性,应用模糊隶属度函数把图像灰度直方图映射到模糊域,并在图像模糊域中定义一种新的Renyi熵(模糊Renyi熵),再根据最大熵原理确定分割阈值,进而实现图像分割。

在求取最佳分割阈值时,需对模糊熵所用的隶属度函数参数寻优,为避免采用穷举法计算开销大的问题,利用量子遗传算法(Quantum Genetic Algorithm)收敛速度快、寻优能力强、防止早熟等优点[10-11],对模糊隶属度函数的参数进行寻优,以缩短搜索最佳阈值时间,满足实时性的要求。

1模糊Renyi熵与图像阈值分割1.1图像模糊集一幅大小为(m×n)具有L级灰度的数字图像可以表示为I={}f(x y),这里x=1,2, ,m;y=1,2, ,n;f(x,y)Î{0,1, ,模糊Renyi熵与QGA结合的快速图像分割赵敏1,张路1,孙棣华1,阳树洪2ZHAO Min1,ZHANG Lu1,SUN Dihua1,YANG Shuhong21.重庆大学自动化学院,重庆4000302.重庆大学计算机学院,重庆4000301.Department of Automation,Chongqing University,Chongqing400030,China2.Department of Computer,Chongqing University,Chongqing400030,ChinaZHAO Min,ZHANG Lu,SUN Dihua,et al.Fast image segmentation based on fuzzy Renyi entropy and quantum genet-ic puter Engineering and Applications,2011,47(16):172-175.Abstract:Digital image are by nature fuzzy,while traditional threshold method doesn’t reflect this fact.In order to retain the fuzziness of image,a new image threshold method based on fuzzy entropy is presented.Transforming the histogram of im-age into fuzzy domain by fuzzy membership function,the entropy of objects and background is calculated according to the definition of fuzzy Renyi Entropy.Following the maximum entropy principle,Quantum Genetic Algorithm(QGA)is employed to accelerate the search of the optimal parameters of membership function,and thus the best threshold of image is obtained by the combination of these parameters.The experimental results indicate that the proposed method obtains good performance,and satisfies the requirement of real-time.Key words:image segmentation;fuzzy Renyi entropy;quantum genetic algorithm;maximum entropy principle摘要:针对非模糊熵的阈值分割方法不能较好地反映数字图像本质上具有的模糊特性,提出一种新的基于模糊熵的图像阈值分割方法。

基于核模糊聚类的变分水平集医学图像分割方法

基于核模糊聚类的变分水平集医学图像分割方法
Ab s t r a c t :T h e e x i s t i n g v a r i a t i o n a l l e v e l s e t w i t h o u t r e . i n i t i a l i z a t i o n mo d e l i S l e s s s e n s i t i v e t o t h e ma r g i n . b l u r r e d a n d l o w— c o n - t r a s t i ma g e , a n d i t s s e g me n t a t i o n r e s u l t s a r e n o t s a t i s f y i n g .T o s o l v e t h i s p r o p l e m, t h i s p a p e r p r o p o s e d a v a ia r t i o n a l l e v e l s e t
( S c h o o l o f C o m p u t e r S c i e n c e& T e l e c o mm u n i c a t i o n E n g i n e e r i n g , ̄ a n g s u U n i v e r s i t y ,Z h e n j i a n g J i a n g s u 2 1 2 0 1 3 ,C h i n a )
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 1 - 3 6 9 5 . 2 0 1 3 . 1 0 . 0 8 0
Va r i a t i o n a l l e v e l s e t me t h o d o f me d i c a l i ma g e
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I.J. Image, Graphics and Signal Processing, 2012, 6, 1-7
Published Online July 2012 in MECS (/) DOI: 10.5815/iApproach for Image Segmentation Using Fuzzy Clustering and Level Set Method
obtained group of clusters minimizes the dissimilar elements in each cluster. It has been widely used in various applications of image processing such image segmentation, image enhancement, etc. [2, 3]. The FCM algorithm classifies pixels of an image data set into clusters based on Euclidean distance of a pixel from the center of the least distant cluster. For a given image data set X = ( x1, x2, x3, .., xn) with n pixels, to be partitioned into c clusters based on pixels characteristics, the FCM cost function [13, 14, 15] is defined as follow:
2
Peeyush Tewari 2 Sciences and Mathematics Department, Birla Institute of Technology, Mesra (Ranchi), International Centre Ras Al Khaimah, United Arab Emirates E-mail:, peeyushtewari@ military, etc. However, traditional level set methods fail to achieve desired segmentation when an image contains several blocks with gradual variations in pixel intensities. One of the most famous clustering algorithm, fuzzy cmeans (FCM) algorithm [6, 7], is an unsupervised technique which has been successfully implemented in many fields like clustering, segmentation, etc. However, there are some deficiencies in traditional FCM algorithm. Therefore, several modifications have proposed to improve the performance of FCM algorithm [8, 9, 10, 11, 12]. It is obvious from the above discussion that neither level set method nor FCM algorithm alone can be relied upon to obtain a perfect result. Therefore, in this article, we are proposing a hybrid model that integrates modified fuzzy clustering with level set method based sign force function. In this hybrid model, first, we apply modified FCM on the given image and then result obtained thus serves as initial contour of the image for level set method to obtain more accurate segmentation of the image. The remaining of the paper is organized as follows: Section II of the paper describes fuzzy c-means clustering algorithm for image segmentation. This also discusses level set method in general and its modification using signed pressure force function in particular. A new approach for image segmentation based on fuzzy c-means and level set method has been proposed in section III. In section IV, outcomes of the MATLAB implementation of the proposed image segmentation method have been presented. In section V, conclusions and future scopes of the paper have been discussed. II. BACKGROUND A. Fuzzy clustering and spatial FCM FCM clustering is an unsupervised technique initially proposed by Bezdek [7]. The main objective behind the proposal of this technique was to develop an FCM algorithm for distributing the clusters in such a way that I.J. Image, Graphics and Signal Processing, 2012, 6, 1-7
Abstract— Image segmentation is a growing field and it has been successfully applied in various fields such as medical imaging, face recognition, etc. In this paper, we propose a method for image segmentation that combines a region based artificial intelligence technique named fuzzy c-means (FCM) and a boundary based mathematical modeling technique level set method (LSM). In the proposed method, the contour of the image is obtained by FCM method which serves as initial contour for LSM Method. The final segmentation is achieved using LSM which uses signed pressure force (spf) function for active control of contour. Index Terms— Image Segmentation, Fuzzy c-means, Level set method I. INTRODUCTION The underlying objective of image segmentation is to partition an image into meaningful components of interest within the context of an application. The segmentation is normally based on some characteristics composed in an image such as grey level, color, pattern, texture, depth or motion, etc. There are several image segmentation techniques and their details can be found in [1, 2, 3]. However, the most widely used image segmentation technique is active contour model proposed by Caselles [4] as it is effectiely applicable for a broad category of image segmenation and image vision problems. Active contour models (ACM) can be divided into two main categories, namely, edge based active contour models and region based active contour models. The edge based active contour model uses image gradients to detect the boundaries of the objects to be segmented. On the other hand, region based ACMs utilize the statistical information contained in an image to control the evolution of contour in order to detect the exterior and interior boundaries of the object constituents simultaneously in an image. Level set method [5] is an excellent tool for tracking boundaries and it has been successfully applied in image segmentation and visual tracking for a large class of applications in various fields like medical imaging, Copyright © 2012 MECS
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