改进SLIC的紫色土彩色图像分割

【目的】从野外采集的紫色土机器视觉彩色图像往往具有复杂背景,需要研究从中分割提取紫色土区域图像,为紫色土视觉图像识别打下基础。【方法】首先,引入闵可夫斯基距离重新定义 SLIC 算法的颜色空间距离,实现 SLIC 算法改进,利用改进 SLIC算法实现对紫色土彩色图像的超像素初分割;然后,重构基于a 分量的度量anew拉伸紫色土与背景差异,利用重构anew定义超像素之间的相似度,并根据类间方差最大准则建立优化模型,优化超像素之间相似度的合并阈值,根据阈值从初分割图像中心超像素开始由内而外合并紫色土超像素;最后,提出填充算法来填充紫色土区域内部空洞,获得最终分割提取的紫色土区域图像。【结果】仿真实验图像结果显示:提出的算法从具有复杂背景的野外采集的紫色土机器视觉彩色图像中,分割提取紫色土区域图像是有效的;对有不同阴影覆盖的视觉图像样本的分割提取也具有有效性;仿真实验定量分析的数据结果显示:提出的算法相对于用来对比的阈值分割算法、聚类分割算法、已有的改进 SLIC算法在杰卡德系数评价指标上有一定程度的提高。【结论】提出的算法对从紫色土机器视觉彩色图像中完整分割提取紫色土区域图像,能实现自适应分割,算法是有效的。     

一种紫色土图像的分割与提取方法

【目的】研究紫色土的图像分割与提取，为将来实现机器视觉识别紫色土打下基础。【方法】利用在RGB颜色空间的像素值分布特点，计算多变量条件概率，通过建立优化模型提取颜色特征值的边界，结合分段函数构建分割测度；然后，使用构建的分割测度建立基于密度峰值思想的优化模型，按照两次迭代差异最小化原则，优化局部分割阈值，从多个局部分割阈值中利用类内方差最小化模型获得优化的分割阈值，实现紫色土的图像分割；最后，以像素四邻域连通标记递归算法标记包含空洞的紫色土区域图像的连通区域以消除分割结果中的背景离散区域。同理，标记背景连通区域以填充紫色土区域图像空洞实现图像中紫色土区域的提取。【结果】计算综合评价指标F1、调整的兰德系数ARI和归一化互信息NMI来评价分割提取的结果。试验表明，提出的方法平均分割准确率达96.01%,97.16%和82.02%；与对比方法比较，提出的算法可以更加准确完整地分割与提取紫色土区域图像，最终实现紫色土图像土壤区域的完整分割。【结论】提出的算法是有效的。     

基于Graph Cut算法的多株立木轮廓提取方法

【目的】在复杂的自然环境下进行目标立木轮廓提取时,容易受遮挡物影响,导致立木图像分割效果不理想。笔者提出一种基于Graph Cut算法的多株立木轮廓提取方法,可实现单张相片中多目标立木界线分割。【方法】首先通过彩色直方图均衡化实现RGB颜色空间下各个通道的图像细节增强,利用Graph Cut算法构造s-t网络图,将图像分割问题转化为能量函数最小化问题,并标记图像前背景像素实现单张相片中多株立木图像初分割; 然后将单张相片中的每株立木分割图像二值化,利用形态学腐蚀膨胀运算处理图像达到填充、去噪、平滑等目的; 在此基础上,利用改进型Canny算子边缘检测方法,用双边滤波代替高斯滤波增强边界信息得到每株立木轮廓; 最后,根据立木相对坐标不变性,利用几何重组方法实现目标立木特征表达并判断其拓扑关系,最终得到每株目标立木轮廓提取结果。【结果】为了验证该方法的有效性,本研究对自然环境下采集到的立木图像进行试验。结果表明,该方法能够在不同光照条件的复杂背景下,有效分割出每株立木轮廓,平均误分率为5.62%,假阳性率为4.49%,假阴性率为4.33%,均优于常用的OTSU分割算法(41.40%、26.73%、10.99%)、K-means聚类算法(49.97%、35.02%、11.92%)和基于C-V模型水平集法(28.43%、20.53%、13.38%)。【结论】复杂的自然环境下,利用基于人工交互的Graph Cut算法可有效分割出每株立木轮廓界,研究结果可为立木可视化重建、特征提取等提供参考。     

基于显著性检测和Grabcut算法的茶叶嫩芽图像分割

人工采茶存在效率低下、人工成本高等问题,机械采茶取代人工采茶成为一种重要的采茶方式,针对机械采茶中自然背景茶叶嫩芽分割效率问题,提出了一种自然背景下的茶叶嫩芽图像分割算法.利用显著性检测算法提取出图像中的突出目标作为显著性图,结合GrabCut算法精确的分割出突出的对象.实验结果表明,该图像分割算法对于背景复杂且目标与背景对比不明显的茶叶图像具有良好的分割效果,这为机械手采茶提供了一种新的方法.     

基于半监督离散度的土壤彩色图像阴影检测

【目的】由于光照及土壤心土自然断口凹凸的影响，机器视觉采集终端获取的土壤图像中存在阴影，为避免对后续土种识别造成干扰，研究对土壤图像进行阴影检测的方法。【方法】通过对土壤彩色图像HSI颜色空间阴影与非阴影分析，发现阴影与非阴影分别在色调（H）和亮度（I）分量具有一定的分离特性；首先，为了增大分离特性用于土壤图像阴影检测，将H转换为H″，并利用H″和I引入拉伸因子构建具有显著双峰和分离特性的m测度，用于阴影检测；然后，利用m测度直方图双峰特性粗略估计阴影检测阈值，并根据粗略估计的阴影检测阈值及2个主峰点，对部分数据做阴影与非阴影标定，分析获取阴影与非阴影区域监督信息；最后，构建待检测数据子集和定义它与阴影和非阴影监督信息的离散度，逐步对未标定数据进行半监督聚类，完成土壤彩色图像阴影检测。【结果】本文算法分割土壤图像非阴影和阴影标准差分别为0.063,0.058，检测的土壤图像非阴影和阴影标准差非常接近且数值较小，说明算法是有效的，和已有文献中的算法相比本文检测的土壤图像非阴影和阴影标准差更低，精度更高；同时，本文算法平均时间花销分别为0.355 s，相比已有文献的结果，本文阴影检测时间花销更少。【结论】提出的基于半监督离散度聚类算法提升了土壤彩色图像阴影检测效率，算法有效。     

基于机器视觉的珐琅搪瓷盘缺陷检测方法

【目的】为实现珐琅搪瓷盘表面缺陷的自动化检测并提高检测效率与准确率,提出一种珐琅搪瓷盘缺陷机器视觉检测方法。【方法】首先对灰度图像阈值分割,采用最小二乘拟合法提取出感兴趣区域来消除背景干扰;然后根据缺陷图像的特点设计基于图像融合的迭代算法,并提出一种改进的去伪影算法以消除伪影影响,进而提高检测准确率;最后通过搭建的硬件平台对本方法的检测性能进行验证。【结果】采用本方法对缺陷珐琅搪瓷盘的检测准确率能达到92%,对缺陷的平均漏检率仅为8.8%,且对伪影的去除能力也优于传统方法。【结论】本研究方法检测准确率高,为珐琅搪瓷盘缺陷的自动化检测提供了一种可行方案。     

工件表面微小缺陷的检测与识别方法

针对微小缺陷在复杂背景图像情形下分割难的问题,提出了一种基于像元搜索算法的微小缺陷检测方法.首先采用直方图均衡化提升背景与缺陷目标的对比度,在分析噪声分布特点的基础上,利用基于中值和均值滤波的改进滤波算法对图像进行去噪等前期预处理;然后根据背景灰度分布,在目标分割过程中采用分块、按方差大小排除背景图像块、初定目标和剔除伪目标的缺陷像元搜索算法;最后采用矩形度和区域占空比进行缺陷特征提取.结果表明,对于背景不均匀、目标与背景区分不明显这类复杂背景图像,所提出算法相对于传统的Otsu等算法能够更好地分割出弱小缺陷目标,提高了检测缺陷的准确性.     

基于双任务一致性的半监督深度学习医学图像分割方法

【目的】医学图像分割是医学图像分析中的一个重要内容。现有的大部分图像分割算法都是基于监督学习,而实际应用中医学图像标签难以获取,大量标注需依赖领域专家,费时费力。因此,提出一种双任务一致性的半监督医学图像分割模型。【方法】该模型采用一个编码器,两个解码器的网络结构,其中编码器和一个解码器实现图像分割,与另一个解码器实现图像重建。无标签数据通过一致性分割与重建任务得到的两个不同图像背景计算损失并优化网络参数。同时在网络的编码器部分加入注意力模块以更好地获取分割区域的空间位置信息,并使用锐化操作增加无标签数据重建输出的置信度。【结果】在肝脏和细胞数据集上IOU分别为0.953 6和0.821 0,相较于U Net提高了1.5%和4.82%;在眼底血管数据集上,SP值为0.983 0,与第二名相比提升了0.18%。【结论】本文模型与有监督方法和半监督方法相比,在医学图像分割的有效性和泛化性上有一定的性能提升,能有效解决数据集数量少、小病灶分割难度大的问题。     

基于胸环靶图像灰度特点的有效靶面提取算法

分析了室外复杂环境下自动报靶系统采集的胸环靶图像特点。提出基于图像灰度特点的有效靶面提取算法。将彩色图像灰度化,提取图像的边缘;对灰度图像进行平滑处理,并进行阈值分割;联合图像边缘和阈值分割结果,提取最大连通区,进行合适的形态学处理即可获得有效靶面区域;根据靶面区域映射出有效靶面,并裁剪合适的尺寸。算法能准确地定位完整的靶面区域,不受胸环靶颜色的限制;且对复杂环境有很强的适应性,在绝大多数的室外环境下都适用。     

一种基于对数正态分布的图像阈值模型

为了更准确地拟合图像的目标与背景的灰度级分布并分割出图像的目标部分,采用基于参数的阈值估计方法,提出了基于对数正态分布的粒子群EM混合算法,设计了对数正态分布参数的粒子群算法、EM算法和粒子群EM混合算法,给出了对数正态分布参数的计算过程。研究结果表明:对数正态混合分布能够很好地拟合一类图像的目标与背景的灰度级分布,粒子群EM混合算法具有较好的收敛性。该研究成果有助于解决一类图像的目标与背景的分割问题。