基于马尔可夫随机场的改进Metropolis混凝土CT的图像分割方法

提出一种基于马尔可夫随机场改进的Metropolis模拟退火算法.该算法中阈值α的选取优化了Metropolis算法.根据Beyes理论将图像分割问题转化为最大后验概率求取问题,并给出了参量预测算法.在实验中,将本文提出的算法与ICM、传统的Metropolis和Gibbs采样模拟退火算法进行比较.结果表明改进的Metropolis算法在图像分割效率和分割准确度上都有明显的提高.通过混凝土CT图像分割实验,改进Metropolis的应用能够较完整地反映出混凝土材料的内部结构和缺陷.     

基于Chan-Vese模型与形态学的医学图像分割算法

针对传统的多相Chan-Vese模型在进行多区域分割时容易产生空相位的问题,提出了一种改进的新的医学图像分割算法;该算法结合Chan-Vese模型、数学形态学、复合多相水平集分割算法,通过迭代腐蚀操作提取医学图像的轮廓,利用添加了复合多相水平集算法的Chan-Vese模型对医学图像进行分割,通过迭代膨胀操作复原图像;实验结果和分析表明,采用该算法很好地解决了医学图像分割过程中容易出现的多区域分割问题,减少了空相位的产生,而且对图像边缘有很好的分割效果。     

一种改进的基于分水岭的图像分割算法

针对分水岭算法过分割现象,提出一种综合分水岭算法、中值过滤算法和归一化割算法的改进算法。该算法首先应用改进型的中值过滤算法对图像进行适当的除噪;然后通过分水岭变换对图像进行了初步分割,最后使用归一化割算法进行图像精度分割。算法集合了分水岭算法、中值过滤算法及归一化割算法的优点,既较好地解决了分水岭算法中过度分割的问题,又降低了归一化割算法的时间复杂度。实验结果表明该算法是一种切实可行的图像分割方法。     

基于改进U-Net的量子点STM图像分割

为提升量子点图像分割精度,降低特征识别误差,提出一种基于改进U-Net的量子点图像分割方法.首先,在预处理阶段,设计了以色彩通道为权值的灰度化算法,以提升后续分割效果.其次,在STM图像分割部分,在原始U-Net结构上引入中间过渡层以均衡网络各层特征.而后,建立数据集,并通过实验对比不同分割算法的精确度、召回率、F-measure.最后,将分割算法应用于量子点的特征识别,并测试了不同分割方式对应用的影响.实验结果显示,改进灰度化方法保留细节信息丰富,明显提升了量子点分割精度;改进U-Net的平均精确率、召回率、F-measure相较原始网络分别提升了13.83%、2.16%、8.13%.同时,实验数据表明由于分割精度的提升,量子点数量、纵横比等特征参数的识别更加精确.     

改进的多粒度原理在遥感图像分割算法研究

针对传统的遥感图像分割算法由于计算复杂等原因,造成图像的分割分辨率低,清晰度不高,当图像中的信息量非常大时,对图像分割非常耗时等问题缺陷,为了有效地分割图像,提出了一种改进的多粒度原理和小波算法相结合的遥感图像分割算法;该方法首先采用小波变换对图像的弧度直方图进行小波多尺度变换,并进行分解操作,然后采用粒度合成技术对分解后的图像进行合成;文中采用的是256×256的SAR图像来进行实验对比,结果表明,提出的算法有效地改善了分割效果,分割出的图像边缘效果明显清晰,证明了该算法的可行性和有效性。     

基于广义混沌混合PSO的快速红外图像分割算法

为了准确的实现红外目标识别,提出了一种基于广义混沌混合PSO的快速红外图像分割算法.二维模糊划分最大熵分割方法不仅利用了灰度信息以及空间邻域信息,而且兼顾了图像自身的模糊性,能取得较为满意的分割结果.该方法实质上是一种具有搜索空间大、多局部极值点的典型非线性整数规划问题.广义混沌混合PSO算法在广义PSO算法的基础上,引入自适应平衡搜索,当算法发生停滞时引入模拟退火机制有选择地对当前全局最优粒子进行混沌优化,在增强局部搜索能力的同时能够克服早熟收敛现象.实验证明,运用广义混沌混合PSO算法实现红外图像二维模糊划分最大熵分割是快速、稳定的.     

改进GSO与二维OTSU融合的红外图像多阈值分割方法

针对二维最大累间方差（Nobuyuki OTSU,OTSU）图像分割算法在电气设备故障诊断与定位中,其红外图像的多阈值分割中存在的耗时多、分割精度低、误分割等不足,造成故障区域欠分割或者过分割的问题,提出一种改进的萤火虫算法（glowworm swarm optimization,GSO）与二维OTSU的融合算法来提高电气设备红外图像多阈值分割的实时性与准确度。寻优过程中,将局部寻优扩展到全局寻优,并引入非线性递减步长及新的移动策略对GSO进行优化改进。实验结果表明:该融合算法在分割结果上较二维OTSU及未改进GSO与二维OTSU融合算法更能准确分割运行电气设备图像异常区域,分割速度分别提高19倍、1.28倍,为红外图像早期故障的有效识别与定位奠定基础。     

基于伪魏格纳分布分解的合成孔径雷达图像目标与阴影分割

在二维魏格纳分布的框架内,针对魏格纳变换的交叉项问题和计算量大的问题,提出了合成孔径雷达图像局部伪魏格纳变换的目标和目标阴影的分割方法.首先,将合成孔径雷达图像进行二维伪魏格纳变换,得到各像素点的二维能量谱图;然后提取各像素点的二维能量谱图对应位置值形成多个不同频段的与原图像同大小的能量谱图;最后,对不同频段的能量谱图采用不同的处理方法后,将各能量谱图相加处理后形成区域标识图像,最终得到原图像的目标和目标阴影分割图像.本文利用该方法对MSTAR切片图像进行了分割试验,并对分割图像与频谱最大值距离或方位分割算法和基于双参量CFAR与隐马尔科夫联合分割算法进行了分割图像对比度对比.实验结果表明,采用本文算法的合成孔径雷达分割图像,对比度明显提高,且保留了目标图像细节.     

多分辨率水平集算法的乳腺MR图像分割

针对乳腺MR图像信息量大、灰度不均匀、边界模糊、难分割的特点,提出一种多分辨率水平集乳腺MR图像分割算法.算法的核心是首先利用小波多尺度分解对图像进行多尺度空间分析,得到粗尺度图像;然后对粗尺度图像利用改进CV模型进行分割.为了去除乳腺MR图像中灰度偏移场对分割效果的影响,算法中引入局部拟合项,并用核函数进一步改进CV模型,进而对粗尺度分割效果进行优化处理.仿真和临床数据分割结果表明,所提算法分割灰度不均匀图像具有较高的分割精度和鲁棒性,能够有效的实现乳腺MR图像的分割.     

基于视觉认知的红外目标分割算法

研究了红外图像中目标分割算法,针对基于灰度分割算法存在的过分割或分割不足,以及对低灰度目标的不敏感问题,提出了一种基于视觉认知的红外目标分割算法。将红外图像的灰度信息转换为图像方差信息;运用单边切比雪夫不等式理论,获取目标数据分布与其k倍标准差之间的非线性关系,完成目标边缘的预分割;由形态学填充运算,得到用于目标分割的二值掩膜图像。实验表明,该算法能够有效的分割出红外图像中处于不同灰度等级下的目标信息,且误分率较低。     

基于伪魏格纳分布分解的合成孔径雷达图像目标与阴影分割

在二维魏格纳分布的框架内,针对魏格纳变换的交叉项问题和计算量大的问题,提出了合成孔径雷达图像局部伪魏格纳变换的目标和目标阴影的分割方法.首先,将合成孔径雷达图像进行二维伪魏格纳变换,得到各像素点的二维能量谱图|然后提取各像素点的二维能量谱图对应位置值形成多个不同频段的与原图像同大小的能量谱图|最后,对不同频段的能量谱图采用不同的处理方法后,将各能量谱图相加处理后形成区域标识图像,最终得到原图像的目标和目标阴影分割图像.本文利用该方法对MSTAR切片图像进行了分割试验,并对分割图像与频谱最大值距离或方位分割算法和基于双参量CFAR与隐马尔科夫联合分割算法进行了分割图像对比度对比.实验结果表明,采用本文算法的合成孔径雷达分割图像,对比度明显提高,且保留了目标图像细节.     

Automatic leukocyte nucleus segmentation by intuitionistic fuzzy divergence based thresholding

The paper proposes a robust approach to automatic segmentation of leukocyte's nucleus from microscopic blood smear images under normal as well as noisy environment by employing a new exponential intuitionistic fuzzy divergence based thresholding technique. The algorithm minimizes the divergence between the actual image and the ideally thresholded image to search for the final threshold. A new divergence formula based on exponential intuitionistic fuzzy entropy has been proposed. Further, to increase its noise handling capacity, a neighborhood-based membership function for the image pixels has been designed. The proposed scheme has been applied on 110 normal and 54 leukemia (chronic myelogenous leukemia) affected blood samples. The nucleus segmentation results have been validated by three expert hematologists. The algorithm achieves an average segmentation accuracy of 98.52% in noise-free environment. It beats the competitor algorithms in terms of several other metrics. The proposed scheme with neighborhood based membership function outperforms the competitor algorithms in terms of segmentation accuracy under noisy environment. It achieves 93.90% and 94.93% accuracies for Speckle and Gaussian noises, respectively. The average area under the ROC curves comes out to be 0.9514 in noisy conditions, which proves the robustness of the proposed algorithm.     

Magnetic resonance imaging segmentation techniques using batch-type learning vector quantization algorithms

In this article, we propose batch-type learning vector quantization (LVQ) segmentation techniques for the magnetic resonance (MR) images. Magnetic resonance imaging (MRI) segmentation is an important technique to differentiate abnormal and normal tissues in MR image data. The proposed LVQ segmentation techniques are compared with the generalized Kohonen's competitive learning (GKCL) methods, which were proposed by Lin et al. [Magn Reson Imaging 21 (2003) 863-870]. Three MRI data sets of real cases are used in this article. The first case is from a 2-year-old girl who was diagnosed with retinoblastoma in her left eye. The second case is from a 55-year-old woman who developed complete left side oculomotor palsy immediately after a motor vehicle accident. The third case is from an 84-year-old man who was diagnosed with Alzheimer disease (AD). Our comparisons are based on sensitivity of algorithm parameters, the quality of MRI segmentation with the contrast-to-noise ratio and the accuracy of the region of interest tissue. Overall, the segmentation results from batch-type LVQ algorithms present good accuracy and quality of the segmentation images, and also flexibility of algorithm parameters in all the comparison consequences. The results support that the proposed batch-type LVQ algorithms are better than the previous GKCL algorithms. Specifically, the proposed fuzzy-soft LVQ algorithm works well in segmenting AD MRI data set to accurately measure the hippocampus volume in AD MR images.     

一种用于前列腺区域分割的改进水平集算法

前列腺区域的精确分割是提高计算机辅助前列腺癌诊断准确率的重要前提.本文提出了一种新的精确的前列腺区域分割模型,分为4个步骤：首先,读取T₂加权磁共振（MR）图像;其次,利用半径为5个像素的8邻域模板（8x5）的局部二值模式（LBP）特征模板计算前列腺磁共振图像的LBP特征图;然后,利用改进的距离正则化水平集（DRLSE）模型对特征图进行分割,提取前列腺粗轮廓;最后将原始水平集能量函数进行优化,构造一个新的能量函数,提取局部灰度信息和梯度信息,并在此新的能量函数的基础上,将粗轮廓迭代演化为最终的细轮廓.本文将该模型在203组来自于国际光学与光子学学会-美国医学物理学家协会-国家癌症研究所（SPIE-AAPM-NCI）前列腺MR分类挑战数据库的T2W磁共振图像上进行了测试,并与医生手工分割结果进行了比较,结果表明本文提出模型得到的分割结果的Dice系数为0.94±0.01,相对体积差（RVD）为-1.21%±2.44%,95% Hausdorff距离（HD）为6.15±0.66 mm;与文献中现有的分割模型相比,使用本文提出的模型得到的前列腺区域分割结果更接近于手工分割的结果.     

模拟回火马尔可夫链蒙特卡罗全波形分析方法

针对传统的全波形分析方法不能快速自动处理全波形数据的缺点,提出了一种模拟回火马尔可夫链蒙特卡罗全波形分析法,用于求解全波形数据中的波峰数和峰值位置等参量.该方法采用Metropolis更新策略求解波峰数量和噪声两个参量,以达到快速求解的目的;而峰值位置和波峰幅值则采用改进的模拟回火策略求解,通过添加的主动干预回火步骤实现对参量更新过程的有效探测,以满足对速度或运算收敛性的要求.模拟回火马尔可夫链蒙特卡罗全波形分析方法以马尔可夫算法为基础,仍保持马氏链的收敛性,从而保证本方法具有良好的鲁棒性,实现对全波形数据的自动化处理.     

基于粒子群优化算法的自适应图像分割方法

提出了一种基于粒子群优化算法的图像分割新方法。粒子群优化(PSO)算法是一类随机全局优化技术,它通过粒子间的相互作用发现复杂搜索空间中的最优区域缩短了寻找阈值的时间。将PSO用于基于改进的最佳加权熵阈值法的图像分割中,试验结果表明,该方法不仅能够避免陷入局部极值,而且其速度得到了明显的改善,是一种有效的图像分割新方法。     

Gibbs distribution-based Bayesian segmentation of electron microscopy nanostructure images

The use of Gibbs distribution-based Bayesian segmentation of electron microscopy images for visualizing nanostructures is investigated. Bayesian segmentation involves dividing an image into nonoverlapping areas that correspond as closely as possible to the observed image. A quantitative characteristic of this correspondence is the a posteriori probability of one variant of division or another. The most likely version is always the division with the greatest a posteriori probability. The Metropolis algorithm for stochastic relaxation is used to obtain Bayesian estimates of the a posteriori probability of a division. Our study of Bayesian segmentation requires visualization of nanostructures on an electron microscopy image of a film made of NiW nanocrystalline alloy.     

Study of improved Otsu algorithm and its ration evaluation analysis for PCB photoelectric image segmentation

The algorithm of maximum variance between clusters (traditional Otsu algorithm) is discussed, and its advantage is given also. In order to segment the PCB photoelectric image better, on the basis of the traditional Otsu algorithm, considering the different influence of image segmentation about the factors of the distance between target and background as well as each kind of cohesion, an improved Otsu algorithm is proposed, and its basic principle and segmentation advantages are analyzed in detail. In order to evaluate these segmentation results impersonally by using different algorithms, the quantitative criteria of gray-level contrast and district interior uniformity are adopted to evaluate these segmentation results impersonally. Finally, the different segmentation experiment contrasts of PCB photoelectric image between our algorithm and other algorithms is executed, the results of experiment indicate that our algorithm has relatively better segmentation quality.     

车载图像跟踪系统中复杂场景下目标提取算法的研究

提出一种新的复杂场景下的目标图像提取方法。给出一种改进的Snake模型,并将其应用到初始模板的建立中;引入分形布朗随机场模型,利用小波分形维数和分形拟合误差确定可能的目标区域;定义了一种新的最小失配距离（MMD）相似性度量,并基于目标的特征区域进行快速相关匹配。该算法通过精确建立初始模板和采用由粗到精的目标搜索策略,既保证了目标提取的精度,又大大减少了计算量。     

控制三维光场的纯相位衍射光学元件优化设计

为提高纯相位衍射光学元件的设计效果，实现高衍射效率的三维光场衍射传播控制，在原有GS迭代算法的基础上提出了新的相位加权迭代优化设计算法。此算法的特点是，建立多衍射输出平面迭代加权算法模型，并通过反馈各个设计输出平面在迭代计算过程中的设计误差，引入一定的相位动态加权整调策略，以达到更加优化的设计效果。以此算法设计一个纯相位衍射光学元件，将输入的高斯光束在距离输入面300mm～400mm内的每个平面上变换为2×2等强度光束阵列。通过对比实验发现此方法在原有算法基础上能进一步改善算法的收敛效果，提高整体设计质量，实现更加优化的运算。