动态火焰图像分割及在电熔镁炉视频监控中的应用

火焰的颜色、亮度分布、形态变化规律在不同工况下均不相同,表现出多模态的特点;此外,背景环境的反光、气雾、粉尘等干扰使得目标区域和背景高度耦合,因此传统分割算法不能确保在多种工况下的准确性.本文提出将多元图像分析和人工经验相结合的火焰图像分割方法,通过主成分分析方法对图像降维、构造得分柱状图,进而分割出炉口火焰区域.将本文方法应用于电熔镁炉生产的视频监控中,结果验证了该方法的性能.     

燃煤电站锅炉火嘴火焰图像分割研究

通过对电站锅炉火嘴火焰图像的分析,提出了使用图像绿光通道亮度值来代替图像灰度值进行阈值分割,能有效地减少背景辐射对火焰图像的影响。提出了采用改进的极坐标法对火焰图像阈值分割之后的火焰核心区域边界进行标定,既保证了火焰核心区域的有效提取,又保证了分割后的火焰核心区域图像的完整性,为火焰的监控与诊断研究提供了可靠的特征区。     

视频图像火焰区域分割算法

主要研究室外具有复杂背景环境中的视频图像火焰区域分割算法．在充分研究视频图像火焰运动特性并考虑实际应用环境的基础上,提出了一种基于多均匀分布背景模型的运动检测算法,以此来实现视频图像中火焰区域的分割．该方法能够克服复杂背景环境带来的干扰,达到很好的火焰区域分割效果,且具有良好的实时性．该方法不仅适用于火焰区域分割,对智能视频监控系统中其他功能的运动检测也有很好的借鉴意义．     

基于YIQ颜色空间的火焰轮廓提取算法

为了能准确地分割图片中的火焰区域和背景区域并精准的提取火焰轮廓,本文提出基于YIQ颜色空间的火焰轮廓提取方法.该方法利用火焰的颜色和亮度特征,通过大量实验观察,在YIQ颜色空间,先获取Y、I分量的像素均值,再运用迭代法和灰度直方图法分别得到Y分量及I分量的最佳阈值,然后结合二者的均值对阈值进行取向处理,最后运用canny算子对得到的二值图进行轮廓提取.实验结果表明本文算法火焰分割精确度高,提取轮廓清晰,时间复杂度也得到很大改善.     

基于独立分量分析的运动目标检测

针对阈值比较法对环境适应能力弱,基于独立分量分析(ICA)原理提出了一种新的检测方法.首先将图像作为观测矢量,根据主次分量组合关系修改观测矢量,然后利用矩阵分离运算分割出运动区域.观测矢量的修改是在相邻两帧间进行重组和拓展,以达到突显运动和抑制噪声的目的.该方法的优势在于无阈值限制,自适应地分割运动区域,能适应较为复杂的背景环境,且处理速度满足实时性要求.实验结果验证了方法的有效性与鲁棒性.     

基于YCbCr颜色空间手势分割

手势作为一种非常重要的信息交互载体,包含着大量符合人类认知习惯的交互信息,针对光照变化、外界干扰等复杂背景环境对手势分割的影响,提出了一种基于YCbCr颜色空间的肤色检测方法进行手势分割.根据人体肤色在YCbCr颜色空间中的聚类效果,采用基于椭圆模型的肤色检测方法,首先对复杂背景环境下的类肤色区域进行分割,同时针对分割图像中可能存在非手势区域的问题,采用最大类间方法获取分割阈值,去除图像中非手势区域,获取较高质量的手势二值图像.实验结果表明,针对复杂的背景环境,该算法具有较强的鲁棒性,能实现较为高效的手势分割.     

基于海森矩阵增强与局部裂缝拼接相结合的桥梁裂缝提取算法

针对复杂背景桥梁裂缝图像难以提取真实裂缝细节的技术问题,提出基于海森矩阵旋转矢量不变性的滤波去噪和局部区域裂缝走势生长方向连接的联合提取裂缝算法。利用海森矩阵增强图像突显裂缝区域,利用自适应阈值分割算法对图像进行二值分割;采用基于旋转矢量不变性的滤波算法滤掉团状噪声,根据裂缝的走势对生长方向一致的局部区域裂缝进行连接,排除条状非裂缝的影响和部分噪声的干扰;解决了图像处理中存在大量污渍残留和裂缝不连续现象。实验结果表明,本算法对复杂背景桥梁图像提取裂缝的准确度高于其它算法。     

基于PCNN分割的火焰图像检测技术

基于PCNN分割的火灾探测方法,提出了基于计算机视觉和数字图像处理技术的火焰特征计算方法,根据色度学原理对火焰图像进行阈值分割、去除噪声、寻找火焰边界、计算周长和面积、找出火焰特征坐标等处理.从理论分析及实验结果中得出了该方法具有精度高、适应性强、易于计算等特点,可以抵抗常见的干扰对系统的影响,可以提高火灾探测的准确率减少漏判和误判.     

林火监测中基于视觉的火焰检测方法

基于计算机视觉的火灾监测系统中对火焰的早期检测是防止森林火灾蔓延的关键。提出一种基于运动检测和像素颜色特征相结合的新的火焰检测方法。首先根据图像序列建立背景模型,突出显示运动部分;并采用邻域平均方法对目标和噪声进行分离。其次基于边缘特性,获取序列图像的边缘变化情况,将两者融合得到感兴趣(ROI)区域。最后,将亮度与饱和度分离,产生火焰的有效颜色空间。通过对火焰像素亮度(I)分量区域与饱和度(S)分量区域进行相关性分析来确定火焰。实验结果显示,方法具有良好的快速性,在较短的检测时间下,可以保证较高的检测率和较低的误检率,对火焰序列图像的检测率达到91.78%,对伪火焰图像的误检率达到7.11%。     

基于图像处理的火焰温度及辐射率图像检测法

基于维恩辐射定律提出了彩色火焰辐射图像的标定方法．试验表明,采用较小的红值增益比可增加图像探测器的火焰温度检测范围;在较高温度(高于1200℃)条件下,只有红色和绿色分量可被利用．最后给出了由一台锅炉火焰图像获得的温度和辐射率分布图像处理结果．     

作物叶面图像自动分割方法

为了能够从作物图像中快速地获得作物长势与病虫害等信息,叶面图像分割是重要基础.提出了大田环境下作物叶面图像的自动分割方法,首先通过颜色分割获得作物图像绿色区域部分,然后采用光滑度分割删除枝、茎和杂草等绿色干扰;在此基础上以腐蚀与区域面积方法去除叶面干扰区域;最后将叶面区域以适度膨胀操作获得完整的作物叶面图像.为了验证方法的有效性进行了一系列田间试验,结果表明:与已有的方法相比,该方法具有从复杂的作物图像中自动获得叶面区域的优点,为作物状态与病虫害的进一步分析提供参考.     

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。     

可变视场下的火灾探测算法

针对火灾发生初期由火焰面积小、特征不够明显且易受干扰等因素所导致的火焰识别困难的问题,提出一种可变视场下小面积火焰快速探测方法.该方法利用旋转云台实现小面积火焰疑似区域的大监控范围跟踪和视野中央聚焦;通过镜头变焦处理对小面积火焰进行自动放大,提高火焰区域“多分辨”视觉识别特征的显著性;采用自适应区域增长算法对火焰图像进行识别,有效完成火焰疑似区域分割;通过建立的信任度概率模型,将疑似概率作为火焰判定的量化参数,用于火焰区域的最终确定,从而在识别算法和图像获取硬件设备两方面改善火焰探测系统的工作效率.实验结果表明,火焰成像质量得到明显改善,火焰特征识别速度得以明显加快,小火焰检测精度显著提升,可广泛应用于火灾早期以及远距离火焰检测与预警.     

基于颜色和纹理特征的道路图像分割

针对移动机器人的视觉导航需求,研究彩色道路图像的精确分割问题.为解决图像中的干扰因素对道路分割精度所带来的负面影响,首先对道路图像进行了基于颜色特征的过分割,对颜色过分割结果再进行基于小波纹理特征的区域融合.通过考察区域空间位置的相邻性以及小波纹理特征的相似性,该算法将过分割区域进行了再融合,实现了复杂环境下对道路区域及环境区域的精确分割.实验结果表明,所提出的区域分割算法快速、有效、实时性好,并对复杂环境具有良好的鲁棒性,可以满足移动机器人实际运行的要求.     

面向红外视频图像的火焰识别

针对红外图像的火焰识别,采用基于粒子群优化算法的二维最大熵阈值选取方法,选取最佳阈值对红外图像进行分割,使可疑区域从背景中分离出来.选择物体的高度作为特征量,采用标准模板序列,设计两层模糊分类器分析物体的高度变化和灰度分布,给出可疑目标隶属于火焰的评价.实验证明,这种结合火焰动、静特性的算法鲁棒性强,识别率及灵敏度较高,适用于广范围的火灾监控.     

综合区域和边界信息的图像自适应分割技术

针对分水岭图像分割算法中的过分割问题,提出了一种综合区域和边界信息的解决技术．该技术主要利用区域和边界的综合信息,对分水岭算法处理后的过分割区域进行聚合．在基于区域和边界信息的聚合过程中,借鉴人眼视觉模型的韦伯感知原理,针对区域的不同亮度环境,自适应地选取动态的聚合阈值;并根据强弱边界属性调节聚合阈值,以鼓励对象内区域聚合和避免对象之间的区域聚合．试验结果表明,这种技术对分水岭算法中的过分割有较好的改善．     

基于相似度滤波算法的视网膜血管分割

在计算机辅助眼底图像视网膜血管分割中,基于匹配滤波算法的应用非常广泛.而传统匹配滤波器算法存在分割细小血管效果较差、噪声多以及视盘干扰等问题.本文提出一种相似度滤波算法的眼底图像视网膜血管分割方法.首先用多层阈值和水平集算法提取视盘干扰区域,利用高斯模糊去除视盘干扰区域.然后采用相似度滤波运算对去除视盘干扰的彩色眼底图像进行处理.最后,将余弦相似度图进行二值化后与余弦相似度加强图进行区域连通性判断,实现眼底图像视网膜血管分割.结果 表明,该算法能较好地分割细小血管以及去除视盘干扰,能更为准确地提取眼底图像视网膜血管.     

基于Softmax回归模型的骨龄X射线图像手骨分割

针对儿童青少年的骨骼发育情况,临床上常采用手腕骨X射线图像进行骨龄评估。其中手骨区域的分割是预处理中的关键一步,手骨分割的准确率极大地影响最后的评估结果。传统的阈值分割方法在自动化分割过程中鲁棒性较差,利用深度神经网络的自动分割准确率比传统方法高但较为复杂。研究在阈值分割的基础上,提出先通过训练Softmax回归模型预测最佳阈值得到二值图像,再利用区域生长法提取完整手形,最后对手骨图像进行归一化处理的分割方法。在100张临床数据测试集上,将提出的方法与传统的阈值分割方法——Otsu、最大熵阈值和直方图均值分割方法进行对比,采用相似系数DSC（dice similarity coefficient）、欠分割率和过分割率3个客观评价指标对分割结果进行定量分析。实验证明该方法的分割效果最理想,平均DSC值为0.97,欠分割率和过分割率接近于0,对于复杂的手骨图像也表现出良好的分割性能,相比传统的阈值分割方法具有更好的鲁棒性,能够准确的对骨龄X射线图像进行自动化手骨分割处理。     

一种降低复杂度的CCD彩色图像重构算法

为了提高视频展台的图像质量和帧率,提出一种基于边缘检测的低复杂度插值方法。首先重构绿色分量图像,然后按照实验确定的阈值T划分图像平滑区域和边缘位置,分别对平滑部分、边缘位置进行双线性插值和Laplacian二阶校正项插值,来重构红、蓝色分量图像,最后对红蓝分量图像的平滑区域进行中值滤波以抑制伪彩失真。该算法与传统的两阶段图像重构算法相比,计算量显著降低,提高了图像重构实时性,并保持满意的图像质量,PSNR值达到33 dB以上。     

基于动态阈值图像分割法的人脸识别技术研究

提出一种基于动态阈值图像分割的人脸识别方法.在灰度级别下,基于图像分割中的Fisher准则,利用Fisher函数的类间均值最大、总类内方差最小的原则,自动获取待检测图像所对应的最佳分类阈值,并根据所得的动态阈值进行肤色分割,然后再根据阈值解码器,实现肤色似然图的二值化,得到肤色分割后的二值化图像,从而检测到包含有人脸的肤色区域.实验结果表明,该方法改善肤色分割性能,能够在负载复杂背景下实现肤色区域的精确分割,提高人脸检测的速度和精度.