基于标志点等距映射的高光谱图像端元提取算法

针对Isomap-NFINDR端元提取算法复杂度高、占用内存多、效率低的缺点,提出一种基于标志点选择Isomap的快速端元提取算法。该方法采用最大最小距离法来选取初始的K个聚类中心点,并采用光谱夹角距离SAD代替欧式距离来进行聚类分割;根据图像的空间特性,从去除聚类的边界点后剩余点间隔抽取距离聚类中心距离最小的N个点作为标志点。真实高光谱图像实验结果表明,提出的算法精度接近原始的基于Isomap-NFINDR算法,而效率提高了将近60倍。     

一种空间自适应的多光谱遥感影像端元提取方法

针对现行的凸锥体分析方法提取多光谱影像端元数目的有限性,提出了基于空间全局聚类分析的多光谱遥感影像端元自适应提取方法。该方法首先通过主成分分析对多光谱遥感影像进行降维处理,去除波段间的相关性;然后根据空间光谱间相似性,采用经典的空间聚类算法ISODATA对影像全局聚类,合并聚类后小斑块,实现影像自动分块;最后根据分块对象地物类型分布的复杂程度和散点图特征分析,自适应确定端元数目,再通过沙漏算法迅速地提取端元。通过TM影像端元提取实验表明该方法能够有效的提取多光谱影像的端元;同时克服了端元数目限制,提高了端元提取的精度,为多光谱遥感影像端元提取提供了新思路。     

基于局部端元光谱表征的地表水体遥感自适应提取

精确的光谱表征是遥感专题地物信息提取的重要前提。针对不同水体光谱之间特征差异性,给水体信息全局光谱表征带来不确定性,提出了基于局部端元光谱表征的各类水体自适应提取方法。首先通过全局光谱指数计算实现水体的初步识别;然后,建立局部专题地物目标区,进行PPI计算提取局部水体端元;第三,通过计算局部区域内水体端元光谱相似度,统计光谱相似度直方图;最后,分析直方图分布特征,选择初始分割阈值,通过逐步迭代自动调整阈值达到最佳阈值选择,实现局部水体单元的自适应高精度提取。通过不同类型湖泊水体提取实验表明,该方法要优于传统的全局水体光谱指数阈值分割法,能够准确、 自动地提取遥感影像上水体分布信息,几乎不受水体光谱特征差异的影响。     

基于影像光谱库的遥感波段模拟方法研究

针对常规的影像-影像多光谱影像波段模拟模型对研究区参考影像的依赖和随机性采样带来的模型不稳定问题以及光谱库-影像波段模拟模型中光谱库在类别、时间和空间上的不完善导致模型缺乏适用性问题,本文提出了基于影像光谱库的波段模拟方法。首先对与待模拟影像具有相似类别组成的参考影像进行光谱聚类,然后对各个光谱类别进行采样,形成影像光谱库,接着提取光谱库中的等量类别样本训练BP神经网络(BPN)回归模型,最后利用BPN模拟目标影像的波段。实验结果表明:该方法能够更为精确的模拟出TM蓝波段,其模拟均方根误差(RMSE)较光谱库-影像模型提高了1.3,较影像-影像模型提高了0.6,与影像-影像和光谱库-影像模型相比,该方法更加稳定可靠;该方法能够成功的应用到SPOT和MSS的蓝波段的模拟中并取到较好的效果。     

一种基于修正扩展形态学算子的高光谱遥感 图像端元提取算法

形态学算子反映了像素的空间相关性信息,将其应用于高光谱遥感图像端元提取可以有效地提升算法性能.本文针对已经普遍用于高光谱遥感图像端元提取的扩展形态学算子在像元排序规则和替换准则上存在的局限性,引入了基准向量的概念并给出计算方法,提出了修正扩展形态学算子.修正后的排序规则和替换准则避免了图像中不同类别交界处的交叉替换现象,保证了正确的覆盖方向,是提高端元提取效果的关键步骤.通过修正扩展形态学算子的基本膨胀和腐蚀运算,定义了相应的开-闭运算和闭-开运算,由此得出了端元判定向量,并给出端元提取算法的详细流程.基于扩展形态学的自动端元提取算法可以综合考虑光谱和空间信息,端元提取效果优于仅依靠光谱信息的算法.算法由IDL7.0实现,并在AVIRIS于Cuprite地区的高光谱遥感图像上进行实验,实验结果从光谱曲线相似性、端元平均相似度和相应地物分布图等方面证明了算法的有效性.     

一种基于修正扩展形态学算子的高光谱遥感图像端元提取算法

形态学算子反映了像素的空间相关性信息,将其应用于高光谱遥感图像端元提取可以有效地提升算法性能,本文针对已经普遍用于高光谱遥感图像端元提取的扩展形态学算子在像元排序规则和替换准则上存在的局限性,引入了基准向量的概念并给出计算方法,提出了修正扩展形态学算子.修正后的排序规则和替换准则避免了图像中不同类别交界处的交叉替换现象,保证了正确的覆盖方向,是提高端元提取效果的关键步骤.通过修正扩展形态学算子的基本膨胀和腐蚀运算,定义了相应的开-闭运算和闭-开运算,由此得出了端元判定向量,并给出端元提取算法的详细流程.基于扩展形态学的自动端元提取算法可以综合考虑光谱和空间信息,端元提取效果优于仅依靠光谱信息的算法.算法由IDL7.0实现,并在AVIRIS于Cupritc地区的高光谱遥感图像上进行实验,实验结果从光谱曲线相似性、端元平均相似度和相应地物分布图等方面证明了算法的有效性.     

光谱最小信息熵的高光谱影像端元提取算法

端元提取是混合像元分解的关键,研究其算法在高精度的地物识别、丰度反演和定量遥感等方面具有重要意义。通过研究高光谱遥感影像光谱特征,结合信息熵理论,应用高斯分布函数,建立了一种新的高光谱影像端元提取算法,即光谱最小信息熵(spectral minimum shannon entropy,SMSE)算法。将该算法应用于AVRIRS高光谱影像的端元光谱提取,并经过与美国地质勘探局(United States Geological Survey,USGS)波谱库中的数据匹配,得知其提取端元的精度较高。同时,通过与经典的纯净像元指数(pixel purity index,PPI)和连续最大角凸锥(sequential maximum angle convex cone,SMACC)等端元提取算法进行实验比较和结果综合分析,发现光谱最小信息熵算法提取端元光谱效率更高、精度更好。此外,分别利用SMACC和SMSE提取Hyperion高光谱影像端元,得出SMSE的端元提取效果好于SMACC,从而可认为SMSE算法具有一定普适性。     

高光谱遥感分区混合端元提取计算海洋溢油覆盖度

溢油覆盖度的估测是海洋溢油探测与灾害评估的重要内容,受航空航天传感器地面分辨率的限制,准确探测溢油覆盖度比较困难。在海洋风浪及破碎波作用下,溢油往往呈条带状分布。获取的高光谱数据中存在大量的油、水混合像元;传统图像分割方式计算溢油面积存在偏差,且受传感器角度、高度等影响,光谱变异明显,传统端元提取方法很难找到纯像元光谱。提出了一种通过分区混合端元计算海洋溢油覆盖度的探测方法。首先对影像进行分区并使用N-FINDR算法进行端元预选;然后再利用独立分量分析（ICA）方法进行端元精选,按照负熵最大输出得到候选端元,并将地面同步参考光谱作为约束引入相似性溢油端元识别;最后基于非负矩阵分解方法(NMF)求取端元丰度,通过太阳耀斑区的修正,得到真实的溢油覆盖度。分区混合端元的提取较好的解决了全局端元变异及环境适应性差的问题,使精选后的端元具有更好的环境鲁棒性。为更好地衡量该算法精度,采用仿真数据与真实高光谱影像数据相结合进行实验验证。仿真实验中,人工设定溢油丰度,使用均方根误差（RMSE）和丰度估计误差对比评估估计丰度与设定丰度之间的差别,并设计了算法适应性和抗噪实验。结果表明采用MNF和ICA两种高光谱压缩方法,丰度估计误差均低于3%,重构图像的最小均方根误差RMSE最高为0.030 6,且具有较好的抗噪能力,验证了该算法的有效性。真实实验中,使用2011年山东长岛溢油8景机载高光谱影像数据为真实测试数据,由于真实遥感数据往往缺失地面同步丰度数据,导致对算法精度进行评价比较困难,使用仿真数据交互验证与目视解译数据相结合的方法进行精度评价,通过耀斑区修正后估测的机载高光谱成像总的溢油覆盖面积为1.17 km2,溢油覆盖度为22.85%,与现场人工估测面积偏差为2.15%,明显高于传统方法。受海洋破碎波、光谱变异性影响,和航空航天遥感器地面分辨率的限制,海洋溢油遥感中单个像元进行丰度解析是一个难题。基于亚像元丰度分解思想,讨论了海洋溢油覆盖度的问题,提出一种较为完善的海洋溢油覆盖度的计算办法,通过仿真数据和实际的高光谱溢油数据进行了方法的验证,实现了较为客观的自动化溢油覆盖度（丰度）探测方法,可以较为准确的估测海洋溢油的覆盖度,对溢油遥感面积的业务化探测具有积极意义。     

结合空间和光谱信息的高光谱影像端元光谱自动提取

端元光谱提取是高光谱影像混合像元分解的关键。现有的端元提取方法多是仅利用了影像的光谱信息,忽略了像元间的空间相关性。现有研究基础上,提出了一种结合影像空间和光谱信息的高光谱影像端元光谱自动提取方法(integration of spatial-spectral information based endmember extraction,ISEE)。该方法首先进行影像子空间划分以增强影像局部的光谱信息特征,然后通过特征空间投影分析获得影像候选端元,最后依次在影像空间信息约束下和端元光谱信息约束下进行优化,得到最终的影像端元光谱集。仿真高光谱影像和真实高光谱影像的实验结果表明,结合影像空间和光谱信息的ISEE方法是有效的,且比一些常用方法提取的端元光谱更为准确。     

两种基于空间与光谱相结合的TM影像端元提取算法

针对TM影像波段少,光谱信息相对不丰富的情况,提出了两种结合空间与光谱信息的端元提取算法.首先,提出了基于空间分块的端元提取算法,该算法先对影像进行快速浏览,根据地物分布的复杂程度,确定分块的方案,在分块的基础上通过沙漏算法迅速地提取端元;其次,提出了一种基于空间连续性的端元提取算法,此算法也在分块思路指导下,通过光谱...     

真彩色彩虹全息图图像合成技术

介绍了真彩色虹全息图图像的合成技术，讨论了合成的记录光路和两个物体的相对位置随Ｈ１的记录光波长而变化所应满足的关系，以防止两个物体的再现像因错位而发生互相干扰的现象。     

基于假彩色的红外双波段图像融合方法

分析了人眼视觉和基于假彩色的NRL方法,并将其扩展应用到中波/长波双波段红外图像融合处理中.该方法以双波段红外图像不同的目标响应特征为基础,对RGB三通道分别赋值融合,给出了仿真实验的结果.利用熵和交叉熵等统计参量对多种融合方法的性能进行了定量的评价和比较,实验结果表明基于假彩色的红外双波段图像融合技术简单有效,有利于实时处理.     

基于色差向量场的彩色光学显微细胞图像分割

细胞图像分割是医学图像处理领域的研究热点之一。传统的细胞图像分割算法多是基于灰度图像的分割,图像中的颜色信息利用得不充分。在深入分析细胞图像颜色特征的基础上,提出了基于色差向量场分析细胞图像颜色变化规律的方法,相比于经典的彩色空间(HSV、YIQ、CIEL*a*b*),这种方法更能够突出图像中的主体细胞与非细胞区域的差异,而且针对大量图像的普适性更好。然后基于细胞图像的色差向量场,提出了一种循环匹配的分割方法,同时采用色差强度对分割结果进行了进一步的修正。通过对实际采集的彩色细胞图像样本的分割实验验证,该算法比RGVF Snake算法的分割结果更可靠,准确率可以达到95.2%,而且能够实现不同颜色重叠细胞图像的分割。     

基于彩色图像分割技术的SMT焊点质量检测

图像分割的策略和方法是SMT焊点图像处理的一项关键技术,也一直是SMT焊点计算机质量检测的瓶颈;以SMT焊点的颜色和几何特征作为分析对象,在灰度图像分割所用二维阈值化的分割方法的基础上,提出一种从颜色直方图的量化级数和二维直方图概率密度不均匀化两个方面改进后的适用于HSV彩色空间图像分割技术,并将其应用于SMT焊点的质量检测;通过其得到SMT片式元器件焊点的图像,对其进行形态学处理后,利用Matlab软件将SMT焊点成功地从PCB板上分离出来,为三维重建提供良好的基础。     

基于彩色扫描仪的图像光谱重构

针对彩色扫描仪的特点,采用主元分析法(PCA)和反向传播(BP)人工神经网络(ANN)相结合的方法对图像光谱重构进行研究。选择IT8.7/2标准色卡作为训练样本,将该色卡中的另一组色靶作为检验样本以讨论不同网络结构以及不同主元数和训练样本数对光谱重构的影响,再以自然色系统(NCS)色卡为检验样本来分析不同种类的训练和检验样本与光谱重构性能的关系。实验结果表明,采用3-14-6网络结构和6个主元数是最佳选择,训练样本和扫描目标之间的一致性是基于彩色扫描仪图像光谱重构的关键所在。     

A Hybrid Preaching Optimization Algorithm Based on Kapur Entropy for Multilevel Thresholding Color Image Segmentation

Multilevel thresholding segmentation of color images plays an important role in many fields. The pivotal procedure of this technique is determining the specific threshold of the images. In this paper, a hybrid preaching optimization algorithm (HPOA) for color image segmentation is proposed. Firstly, the evolutionary state strategy is adopted to evaluate the evolutionary factors in each iteration. With the introduction of the evolutionary state, the proposed algorithm has more balanced exploration-exploitation compared with the original POA. Secondly, in order to prevent premature convergence, a randomly occurring time-delay is introduced into HPOA in a distributed manner. The expression of the time-delay is inspired by particle swarm optimization and reflects the history of previous personal optimum and global optimum. To better verify the effectiveness of the proposed method, eight well-known benchmark functions are employed to evaluate HPOA. In the interim, seven state-of-the-art algorithms are utilized to compare with HPOA in the terms of accuracy, convergence, and statistical analysis. On this basis, an excellent multilevel thresholding image segmentation method is proposed in this paper. Finally, to further illustrate the potential, experiments are respectively conducted on three different groups of Berkeley images. The quality of a segmented image is evaluated by an array of metrics including feature similarity index (FSIM), peak signal-to-noise ratio (PSNR), structural similarity index (SSIM), and Kapur entropy values. The experimental results reveal that the proposed method significantly outperforms other algorithms and has remarkable and promising performance for multilevel thresholding color image segmentation.     

一种色彩向量的降维表示方法

提出了一种依据人眼的颜色视觉机制对真彩色显微生物图像进行分割的色彩向量的降维表示方法。该方法将由红绿蓝三色彩刺激经Karhunen Lo埁ｖｅ变换得到的Ｉ1I2 I3 色彩空间中的I1强度信息摒弃 ,将色彩特征由三维I1I2 I3 色彩空间向量降维为二维I2 I3 色彩向量。并以此I2 I3 色彩向量作为图像的色彩表示特征 ,运用反向传播网络对真彩色显微生物图像进行了分割实验。实验表明该方法应用于分割真彩色显微生物图像时 ,与采用I1I2色彩向量的降维方法相比 ,可优化色彩表示特征 ,加快网络的收敛速度 ,提高图像分割的正确率     

基于白光干涉彩色图像的微结构表面形貌测量

微结构的表面形貌会显著地影响微纳器件的使用性能及产品质量,是微纳测试领域的一个重要研究方面,利用白光干涉技术是测量物体表面形貌的一种常见方法。区别于常用的CCD黑白相机,使用CCD彩色相机采集白光干涉条纹的彩色图像,使获取的图像包含了R、G、B三个通道的信息。利用小波变换法分别求解出在不同扫描位置处R、G、B通道的相位信息,通过建立的评价函数,并结合最小二乘法可精确确定零光程差的位置,利用相对高度和零光程差位置的线性关系,进而得到物体的表面形貌。通过仿真以及实际测量由VLSI标准公司制造的标准台阶结构,验证了所提出方法的有效性。     

Color Correction of Pathological Images Based on Dye Amount Quantification

Pathological images are color images of stained tissue slides, the color of which varies depending on staining conditions. For reliable diagnosis, the color variation must be corrected in these images. This paper proposes a color correction method for hematoxylin and eosin (H&E) stained pathological images in which the amounts of H&E dyes are estimated based on multispectral imaging technique and Beer Lambert law, and the color image is generated corresponding to the adjusted amount of dyes. This enables us to correct an image to an arbitrary or specified optimal staining-condition image. Through experiments using H&E stained human liver slide images, the effectiveness of the proposed method was confirmed.     

彩色数字图像色差计算方法的研究

用5幅ISO SCID图像在EIZO CG19显示器上分别进行了两组图像色差等级评价实验。两组实验分别在室内自然照明环境和标准灯箱中进行,用目视评价实验数据检验并优化彩色图像色差的计算公式。用CIELAB、CIEDE2000、CIE94和CMC色差公式对第一组实验数据计算结果表明,现有色差公式计算的图像明度差和彩度差与实际色差感觉有明显的系统性差异,图像内容对计算色差与色差感觉的关系有一定影响,说明需要对原始色差公式进行改进。提出了用实验数据拟合直线斜率比值优化色差公式的方法,得到CIELAB(1.50:1)、CIEDE2000(2.29:1)、CIE94(3.04:1)和CMC(3.38:1)计算的色差比原始公式有明显的改善,其中CIEDE2000(2.29:1)计算结果受图像内容的影响最小。用第二组实验数据检验色差公式的优化效果也证明,这种优化方法准确,简单,具有普遍适用性。