一种支持向量机和数字图像相结合的能见度检测算法

提出一种数字图像处理和支持向量机相结合的道路能见度检测算法,针对白天和夜晚建立不同能见度检测模型.对于白天的能见度检测,通过暗通道先验原理提取场景的全局透射率,进一步计算韦伯对比度特征值和图像能量梯度值等作为支持向量机的输入,训练得到白天能见度模型;对于夜晚的能见度检测,提取明度与对比度关系值(POLC),图像的功率谱和全局梯度值作为支持向量机的输入,训练夜晚能见度检测模型.检测结果表明,该算法较好地满足了人眼视觉特性,准确度高,可应用于智能交通和辅助驾驶等领域.     

基于融合特征及改进二值化规范梯度特征技术的车辆识别算法

针对高速公路视频监控中基于单一形状特征的车辆检测算法出现较多的误检,且运用支持向量机(SVM)滑动窗口检测存在耗时大的问题,提出一种基于快速提取物体目标候选窗口的融合HOG-LBP特征的车辆检测方法。首先基于二值化规范梯度特征(BING)方法及背景差分快速提取车辆候选窗口,再计算候选窗口图像的方向梯度直方图(HOG)特征和局部二值模式(LBP)特征并进行特征融合,结合SVM分类器进行车辆检测。实验结果表明,融合形状和纹理特征能够有效提高车辆检测性能,而通过快速提取候选窗口可以将SVM检测速度提升8倍左右,满足工程实时性要求。     

基于深度学习与狮群SVM算法的遥感场景分类

针对高分辨遥感图像样本量小,以及传统优化支持向量机(SVM)算法易陷入局部最优解、寻优速度慢等问题,提出一种基于深度迁移学习与狮群优化SVM(LSO-SVM)算法对遥感图像场景进行分类.首先,通过自适应对比度增强图像后利用颜色聚合向量提取图像颜色特征;其次,利用3种预训练网络分别提取图像的迁移学习深度特征;最后,将手工提取的图像特征与用3种预训练网络获取的特征使用系列特征融合方法进行融合,并将其输入LSO-SVM进行图像场景分类.结果表明,该算法解决了小样本情况下深度学习较难训练及传统优化SVM算法易陷入局部最优解、寻优速度慢的问题.在80%的训练条件下,数据集UCM Land-Use和RSSCN7的分类精度分别达到99.52%和98.57%.     

基于单个特征分类准确率的特征选择方法研究

【目的】随着遥感技术迅猛发展,在影像解译过程中提取的信息越来越繁杂多样。为提高地物分类准确率,常加入更多的特征信息,而由此往往造成一定的信息冗余,导致分类效率甚至准确率降低。笔者利用随机森林(RF)和支持向量机(SVM)分类器,探索在遥感分类过程中保证分类精度的同时又能降低特征维度的方法。【方法】以吉林省安图县福兴林场部分区域为研究对象,利用2015年Landsat-8影像为数据源,提取光谱信息(红、绿、蓝、近红外和短波红外波段)、植被指数(NDVI、增强型植被指数、比值植被指数和裸土植被指数)、纹理(同质性、均值、二阶矩、方差、差异性、对比度、熵和相关性)和地形信息(坡度和坡向)共19个指标作为分类特征变量。以RF分类器估测的特征重要性进行特征选择为对照,分别以单个特征在RF和SVM两分类器中的分类准确率为依据进行特征选择,并对选取的特征进行主成分分析,与未做主成分分析的进行区分,再分别用RF和SVM分类器进行分类,评价分类精度,确定最优特征和分类器组合。【结果】①基于SVM单个特征分类准确率选取特征,对选取的特征进行主成分分析,再用RF进行分类,该方法与其他方法相比分类性能最好,当特征维度为5时,总体精度为0.86,Kappa系数为0.83; 与输入全部特征进行分类相比,不仅提高了分类精度,而且降低了特征维度,使分类效率得以提升。基于RF特征重要性选取特征的RF分类取得了较高的分类准确率,但特征维数小于7时,分类准确率波动较大; 在特征维数为4时分类准确率增至最大值(0.88),随后骤降为0.83,之后基本保持在此水平。而基于单个特征分类准确率选取特征,分类准确率变化较为平缓,如上所提最优分类性能方法的分类准确率波动范围基本在0.02。②基于单个特征在RF和SVM分类器中的分类准确率进行特征选择,在随后的分类过程中,SVM分类器分类精度总体高于RF。基于RF单个特征分类准确率选取特征的SVM分类,及基于SVM单个特征分类准确率选取特征并对选取特征进行主成分分析的RF分类,较仅利用SVM或RF单个分类器选取特征并分类的分类准确率更高。【结论】①基于单个特征分类准确率的特征选择方法,可在保证分类精度的同时降低特征维度,且在较低维度时,基于该方法选取特征的分类精度较基于特征重要性选取特征的分类精度更稳定。②基于单个特征分类准确率进行特征选择,不同分类器选取的特征有所差异,分类准确率也不同,利用多个分类器较单个分类器选取特征并分类的性能更好。③在中低维度时,RF分类器的分类准确率可能与特征输入顺序有关,对输入特征进行主成分分析有利于提高分类器的分类精度及稳定性。     

基于RFE_RF算法的幼龄沉香叶片含水率预估模型

【目的】针对随机森林算法在树木水分预测模型中高维度变量筛选困难及精度较低的问题,研究基于递归特征消除(RFE)与随机森林(RF)的融合算法,构建幼龄沉香(Aquilaria sinensis)可见光图像与叶片含水率的估测模型,探索适合幼龄沉香生长的水分条件,为实现沉香幼苗水分亏缺程度的无损监测提供可行方法。【方法】以2年生的名贵树种沉香为研究对象,用相机获取4种不同水分梯度下的幼龄沉香可见光图像,提取15种图像特征,利用递归特征消除法筛选沉香叶片最优的图像特征子集,然后结合随机森林算法构建沉香叶片含水率的预测模型,最后利用十折交叉验证法,将RFE_RF模型与常规随机森林(RF)以及最小二乘法支持向量机(LSSVM)相比较,检验模型的可行性。利用递归特征消除和随机森林融合(RFE_RF)算法筛选出幼龄沉香叶片图像的标准红光值(I_NR)、饱和度(S)、矩形度(E_R)3个特征,并以此作为模型自变量。【结果】与重度水淹胁迫相比,幼龄沉香对于长期重度干旱胁迫更加敏感,且干旱时间超出2周时幼苗叶片严重受损,威胁沉香生长;沉香最适叶片水分生长范围为50%~65%,适度增加水分,有利于沉香生长。基于RFE_RF融合算法构建的预测模型敏感度、特异性、误报率和精度分别达到88.64%、85. 31%、14. 39%和91.62%,优于LSSVM模型效果;与RF预测模型相比其敏感度提高3.34%、特异性提高10.87%、误报率降低36.83%、精度提高13.39%。【结论】基于RFE_RF融合算法建立的沉香叶片颜色、形状特征与含水率的模型,解决了随机森林过程中高维度变量选择问题,提高了RF在林木水分预测模型中的精度,实现了沉香幼苗叶片含水率的无损估测和诊断,为珍贵树种在经营管理中对水分进行准确管控提供了新思路。     

应用RF和SVM的城镇土地利用面向对象分类

中尺度城镇土地资源空间信息提取是资源环境监测的重要内容。以鄂州、黄冈区域城镇为案例,基于Landsat 8数据,使用面向对象方法提取地类光谱、纹理、几何和地形特征,并应用RF和SVM算法实施城镇土地利用分类。结果表明,合理尺度分割能够增强用地类型可识别性,提升解译效率; RF和SVM算法很好地模拟了地类对象属性特征地物类别间的模式规则,RF分类模型总体精度达89. 18%,Kappa系数为86. 33%,SVM模型总体精度为88. 03%,Kappa系数为81. 60%,整体而言RF分类结果优于SVM。该方案兼具可操作性、准确性,对大中尺度的土地资源信息提取适用性良好。     

基于CLAHE和图像分解的去雾方法

针对雾天条件下拍摄到的图像对比度低、细节模糊以及颜色暗淡的现象,提出一种基于CLAHE和图像分解的去雾方法。首先,采用限制对比度直方图均衡化(limited contrast histogram equalization,CLAHE)对有雾图像进行增强,有效地提升图像的对比度;然后,在照明—反射模型的基础上,根据照射分量与反射分量的不同特征对增强后的图像进行梯度滤波,将图像进行分解,获得最终包含图像所有细节的反射图像;最后,对反射图像进行Gamma变换,提升图像的亮度,获得最终的去雾图像。利用信息熵、空间频率、平均梯度和运算时间等客观评价标准,与带色彩恢复多尺度Retinex算法(MSRCR算法)和基于暗通道先验去雾算法(He算法)进行对比。实验结果的主观评价和客观评价表明,在雾天图像细节增强和色彩保持方面,本文方法比MSRCR算法和He算法具有更好的效果。     

利用卷积神经网络提取高分辨率遥感图像喀斯特森林信息

针对喀斯特地区受山区复杂地形的影响岩溶山峰在太阳辐射下存在阴坡和阳坡,高分辨率遥感图像中喀斯特森林植被的光谱特征较复杂,"同物异谱"和"异物同谱"现象严重,导致传统的机器学习算法提取森林植被精度不高的问题,根据实践经验将多源多特征融合构成提取喀斯特森林信息特征,改进标准的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN),将支持向量机(support vector machine,SVM)与卷积神经网络相结合(CNN-SVM)应用于遥感分类,并与CNN、随机森林(random forest,RF)、支持向量机等方法进行比较。结果表明,CNN-SVM、CNN两种深度学习方法的提取喀斯特森林信息精度均明显高于RF和SVM等浅层模型方法。CNN-SVM综合了CNN提取遥感高阶特征的能力和SVM的分类性能,分类精度在90%以上,高于标准的CNN。深度学习CNN可有效地区分农作物,提高喀斯特森林植被信息的提取精度。     

改进的Faster R-CNN文本检测算法

复杂自然场景中准确提取和检测文本信息是文本识别的基础和前提,它受到文本尺寸、摆放角度甚至是姿态的影响.针对传统算法中滑动窗口都是固定大小,一些自然场景图像中的文本检测难,图像边界呈现冗余,运算量增大,运算时间长等问题,通过改进滑动窗口区域生成网络(Region Proposal Network,RPN)策略,提出一种改进的RPN(Improved RPN)网络模型,运用共享的目标检测和回归检测算法提取其中的网络结构,最终得到一种改进的Faster R-CNN文本检测算法.在数据集中分别选取对比度高、对比度低和任意对比度进行不同算法的文本检测结果对比,实验结果表明,本文算法具有较好的检测效果.     

基于XGBoost的多种生理信号评估心理压力等级方法

基于生理信号客观评估心理压力状态成为目前的研究热点,但最佳评估算法有待进一步探索.本文选择心算任务诱发受试者的心理压力,采集了21位在校大学生的脑电、心电、皮肤电导、脉搏波4种生理信号.提取各生理信号时域和频域的多种特征,使用方差分析(ANOVA)、最大相关最小冗余(mRMR)、单个特征支持向量机(SVM)分类准确率、随机森林(RF)特征重要性、梯度上升决策树(GBDT)特征重要性、极端梯度提升(XGBoost)特征重要性6种特征选择方法筛选出有效特征,利用SVM、K近邻(KNN)、高斯朴素贝叶斯(GNB)、自适应提升算法(Adaboost)、GBDT、XGBoost 6种分类器对提取的特征进行分类.结果得出,GBDT特征筛选与XGBoost分类器的组合模型对心理压力的等级评估效果最佳.     

宁夏石嘴山地区盐碱地变化的目标级检测

采用同一地区、不同时相的Landsat 8OLI影像数据,结合影像的光谱、纹理和地理特征等24个变量,分别采用随机森林分类法(RF)和支持向量机分类法(SVM)对宁夏石嘴山地区进行影像分类,研究发现:影响分类模型精度的有DEM数据、归一化差异植被指数(NDVI)、短波红外波段、归一化差异湿度指数(NDMI)与第一主分量均值(M)等重要参量。RF的分类精度略高于SVM,总体分类精度为95.492%,Kappa系数为0.947;盐碱地的分类精度为98.510%,计算效率是SVM的16.5倍;RF方法更适合进行盐碱地目标级的变化检测。根据两个时相影像的RF分类结果,得到2014—2017年研究区盐碱地面积减少约133.56km2,减少比例56.368%,生态环境改善和盐碱地改良趋势较好。     

一种自动读取指针式仪表读数的方法

介绍一种基于机器学习和图像处理算法,针对自然场景中的指针仪表图片进行仪表检测和读数识别.首先,检测并提取出图像中恰好包含仪表的部分,再针对不同的图像中仪表存在大小的多尺度特点,使用图像金字塔方法对原图进行多次的缩小和放大操作.再使用固定大小的滑动窗口对缩放后的图像进行遍历,提取每个窗口图像HOG(Histogram of Oriented Gradient)特征,使用线性SVM(Support Vector Machine)分类器对窗口是否含有仪表进行判断.然后对检测得到的仪表图像,通过图像处理的方法进行图像预处理,减少阴影的干扰,获取梯度、边缘等信息,再结合改进的霍夫变换,结合仪表图像的灰度信息检测指针的位置,以计算指针的角度.最后,根据指针的角度以及量程信息,计算当前指针的读数.实验证明,该方法具有较好的稳定性与准确性.     

基于对比度金字塔图像融合的自发笑脸识别

自发笑脸识别是表情识别研究领域的重要部分,在诸多领域均有着广泛应用。本文提出一种基于对比度金字塔(contrast pyramid decomposition,CPD)图像融合的自发笑脸识别方法。首先将2种光源的图像分别进行4层Gauss塔式分解,建立对应的对比度金字塔,并对每层对应的对比度金字塔采用像素灰度平均法融合规则进行融合,得到融合图像,最后分别提取融合图像的LBP(local binary pattern)特征和LDP(local directional pattern)特征,使用SVM分类器进行分类识别。实验结果表明:使用本文方法融合图像作为识别对象,提取LBP特征和LDP特征的笑脸识别率分别达到96.69%和97.19%,总识别率分别达到96.51%和96.78%,明显优于其他算法,表明本文融合算法提升了自发笑脸识别的识别性能。     

3种机器学习方法对空气污染预报效果的对比

以中国西北5个省会城市为研究区域,利用2015年1月1日-2020年7月21日空气质量监测资料与气象数据构建基于多元逐步回归(MSR)、随机森林(RF)与支持向量机(SVM)的空气污染预报模型,以平均绝对误差、均方根误差及拟合度指数IA为评判指标,对模型的模拟精度进行对比分析.结果表明,针对5个城市构建空气污染预报模型时, RF重要性评估法比Spearman相关系数法更适用于筛选预报因子. MSR、 RF与SVM模型的预报性能由强至弱依次为MSR>RF>SVM. 3种模型预报结果均IA>0.8,预报值与实际观测值之间的相关程度较高.     

基于纹理特征的高分辨率合成孔径雷达影像单体建筑物震害信息识别

获取震后建筑物震害信息有利于开展人员救援和灾后重建工作。由于高分辨率合成孔径雷达（SAR）数据少有震前数据存档,利用震后单时相高分辨率SAR数据评估建筑物震害成为研究热点,但利用高分辨率SAR数据对单体建筑物的研究却很少。本文以北川老县城震后0.24mTerraSAR-X聚束模式（ST）数据为数据源,经多视处理后提取建筑物纹理特征,对比分析不同视数大小和纹理计算窗口大小对建筑物震害识别影响,确定最佳纹理计算窗口大小和视数大小。结合震前光学数据,获得SAR单体建筑物轮廓图,随机选取建筑物轮廓样本作为训练样本,引入支持向量机（SVM）和随机森林（RF）分类器识别建筑物震害信息。结果表明,基于纹理特征的SVM、RF方法能有效地识别高分辨SAR影像单体建筑物震害信息,SVM识别精度可达到88.24%,RF识别精度可达到92.47%。可见基于高分辨率SAR数据的纹理特征识别建筑物震害方法稳定有效,可为灾后应急、灾害评估和灾后重建工作提供可靠信息支撑。     

融合深度特征与梯度特征的红外目标跟踪算法

由于红外序列图像目标与背景的对比度低,图像的边缘模糊并且灰度级动态范围小,采用何种特征描述目标成为跟踪的关键。深度特征和梯度特征是目前大部分跟踪算法采用的主要特征,然而深度特征提取的目标语义信息关注类间分类(Intra-Class),忽略类内差别,容易受到相似背景(Distractor)干扰;梯度特征作为局部区域特征不易受背景干扰,但不能适应目标的剧烈形变。基于这2种特征的互补性,提出一种融合深度特征和梯度特征的红外目标跟踪算法。深度特征与梯度特征被分别用来表征目标的语义信息与局部结构信息,增强了对任意目标的表征能力;利用不同特征建立的跟踪模型进一步提高了跟踪的鲁棒性。通过建立模型互助机制,利用深度特征跟踪模型与梯度特征跟踪模型的互补性,对目标实施了精准的定位。实验中,选取了最新的红外视频跟踪数据库(VOT-TIR2016)用来验证文中算法的有效性,结果表明：和当今主流跟踪算法相比,算法在精确度上获得了3.8％的提升,在成功率上获得了4.3％的提升,能够有效处理跟踪中相似背景与形变的影响。     

基于Tamura纹理特征提取和SVM的多模态脑肿瘤MR图像分割

在Tamura纹理特征和支持向量机(SVM)算法基础上提出一种多模态脑肿瘤图像分割算法.将4种模态下的多序列核磁共振图像(MRI)的局部灰度特征与Tamura纹理度量相结合,尽可能提取足够多的图像信息;在SVM模型中输入已知样本并进行训练;用训练好的SVM模型处理其他脑肿瘤图像.实验通过对20例患者的图像进行展开,从实验数据来看,提出的方法可以精准有效地分割出脑肿瘤区域,得到脑肿瘤的边界,并且对脑肿瘤图像的差异性表现出较强的自适应能力.     

基于HOG/PCA/SVM的跨年龄人脸识别算法

为了实现跨年龄的人脸识别,通过梯度幅值和梯度方向这2个重要的图像特征测量图像相似度,建立了一种方向梯度直方图 (HOG)、主成分分析 (PCA)和支持向量机（SVM）相结合的人脸识别算法.首先对从FG-NET数据库中选取的人脸图像作预处理,然后用HOG算法提取特征值,用PCA方法降维特征值,最后将样本输入到SVM中进行训练,人脸识别匹配度最高可达90.91%.实验结果验证了算法的有效性.     

基于变量分析和粒子群优化加权随机森林的交通事件检测方法

为了提高高速公路交通事件检测的效果,首先从交通流基本参数、交通流组合参数、不同区间交通流参数对交通事件参数的变化进行全面的分析,构建交通事件初始特征变量集,并利用AdaBoost算法、梯度提升树(GBDT)算法、随机森林(RF)算法对初始特征变量进行筛选,通过三种方法综合比较分析得出最终的重要变量.对随机森林中的决策树进行加权计算,构建加权随机森林,并利用粒子群(PSO)算法优化加权随机森林模型.通过采集的高速公路交通事件数据进行对比分析,实验结果表明,在交通事件初始特征变量中筛选出重要变量,对检测的精度有所提高,加权随机森林的检测性能也要优于传统的支持向量机(SVM)和随机森林.     

基于改进LBF模型的高原鼠兔图像分割

针对鼠兔图像背景复杂、对比度低、灰度不均匀且含有大量噪声等特点,在局部二值拟合(LBF)模型基础上,提出一种融合图像梯度信息的改进LBF分割模型.针对LBF模型在演化过程中极易陷入局部极小值的问题,引入全局图像梯度信息,构造含有梯度信息的能量函数,使水平集函数在演化过程中避免陷入局部最优,同时全局梯度能量项能引导活动轮廓曲线向目标边界附近快速移动,从而减少算法运行迭代次数,提高了分割精度.实验结果表明:所提出的用于鼠兔图像分割的模型不仅能提高鼠兔图像分割精度,减少迭代次数,而且背景抑制、目标区域轮廓定位效果好.