基于聚类的超像素分割算法研究

超像素分割是一种重要的图像预处理工具,有关这方面的研究是近年来计算机视觉领域的研究热点。该文对近年来基于聚类方法的超像素分割算法综合分析,并重点就2000年以来三种重要的基于聚类方法的超像素分割算法进行了实验对比,从分割效果和运行效率等方面进行了分析和比较。实验效果显示:DBSCAN超像素生成算法在执行效率和边缘贴合度上都优于其他两种算法,这对于计算机视觉和图像处理领域需要进行快速准确图像分割的应用场景具有重要的参考作用。     

一种快速保边的图像对象分割方法

提出一种快速保边的交互式图像对象分割方法.该方法基于图割优化,建立了从整体分割到局部细化的两步骤优化过程.整体分割采用超像素代替像素表示图像,在保留了绝大部分图像边界特征的同时降低了优化计算的复杂度,且通过结合交互中包含的对象形状、外观和图像梯度信息,保证了分割结果区域和边界的完整性.局部细化针对某段边界局部范围内的像素,通过局部采样更新外观模型来改善分割结果的边界质量.实验结果验证了方法的正确性和有效性.     

一种改进超像素融合的图像分割方法

基于超像素的传统图像分割方法在边缘分割的一致性、计算效率和融合算法的自适应性等方面仍存在诸多问题. 文章结合国内外相关研究进展,提出了一种新型超像素融合的图像分割方法. 方法采用ERS超像素过分割算法,以强度、梯度直方图作为超像素特征,并采取EMD方法计算特征距离,通过混合Weibull模型获取融合自适应阈值,进而完成分割. 算法时间复杂度降至为O(N),分割过程中不需要手动选取待分割区域,有效提高了算法的自适应性. 实验结果表明本方法在分割边界准确度和处理效率方面优于现有方法.     

双边滤波SEEDS彩色图像分割方法

针对SEEDS彩色图像分割方法存在边界分割不精确的问题,给出了一种双边滤波SEEDS方法。首先利用双边滤波器对图像进行滤波处理,可以降低图像中纹理和噪声等信息对边界分割的影响,能够在保持边界信息的同时滤除噪声,从而使图像变得平滑。然后再进行超像素彩色图像分割,这样减少了图像误分割的现象,使边界信息分割的更加精确。仿真实验表明,双边滤波SEEDS方法在边界召回率和欠分割错误率方面都要优于SEEDS方法。     

基于超像素融合算法的显著区域检测

针对目前流行的显著性检测算法不能精确反映显著性信息的问题,提出一种基于超像素融合方法的显著性检测算法. 首先对图像进行超像素分割,在保证高质量的图像目标边缘信息前提下,建立以超像素为节点的图模型;然后计算超像素邻接矩阵,将该图模型转化为最小生成树模型. 通过OTSU算法自适应地确定最佳阈值,根据该阈值将最小生成树模型的部分节点进行融合,获得大超像素分割区域;最后利用大超像素的颜色和相互距离信息,获得高质量的显著性图. 实验结果表明,相对于其他检测方法,该算法可以更有效地检测出图像中的显著目标,并能达到接近分割的效果.      

融合边缘信息的合成孔径雷达图像超像素分割算法

针对简单线性迭代聚类(simple linear iterative cluste, SLIC)对含有乘性相干斑噪声的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像边缘分割不理想的问题,本文在SLIC基础上提出了一种融合边缘信息的SAR图像超像素分割算法。首先,利用高斯方向平滑对SAR图像进行预处理,从而在抑制乘性相干斑噪声的同时有效保护边缘细节;其次,提出了一种基于指数加权平均比率(ratio of exponential weighted average, ROEWA)算子的改进相似度测量参量,以提高SAR图像的分割精度;最后,采用六边形初始化聚类中心与圆形区域的搜索方式进行局部区域聚类,从而保证了算法复杂度增加的同时,算法的运行时间不会明显变化。实验结果表明,与四种经典超像素算法相比,本文算法生成的超像素边缘更加贴合SAR图像的真实边缘且得到的超像素大小较为均匀。     

基于SLIC0超像素分割的阴影检测算法

对单幅阴影检测问题,提出了一种基于SLIC0（simple linear iterative clustering zero）超像素分割的阴影检测方法。首先采用SLIC0超像素分割算法对含阴影图像进行分割,生成超像素块检测出阴影轮廓,然后提出一种融合特征的支持向量机方法,将超像素块分类合并,检测出阴影区域。通过实验对比Otsu阈值法、传统SVM分类法与本文算法的检测效果,验证了本文算法的有效性,通过结构相似度（SSIM）与峰值信噪比（PSNR）指标对比表明,本文算法较参考算法的检测性能更优。     

一种自适应产生超像素个数的道路图像分割算法

针对超像素分割算法需要人为设置初始超像素个数和目标边缘分割不精确等问题,提出一种自适应产生超像素个数的道路图像分割算法。该算法主要包含超像素的获得和超像素的合并两阶段。在超像素的获得阶段,首先通过计算图像区域数对应的图像颜色分量直方图峰值个数自动获得初始超像素个数,然后基于简单线性迭代(SLIC)算法在图像过分割的基础上利用颜色分量最大差值对过分割超像素块进行欠分割检测与处理,实现超像素的精确分割。在超像素的合并阶段,通过融合超像素颜色和纹理特征建立超像素间相似度信息表,最后在结合空间位置相邻性的基础上实现超像素的合并。实验在自动驾驶场景评测数据集KITTI上对本文算法进行验证和测试。结果表明,本文提出的算法与其他道路图像分割算法相比,在总体精度、平均召回率以及F1值3个指标上均有较好的效果。     

基于PP-MRF模型的单目车载红外图像三维重建

针对车载红外图像的特点,提出了一种使用超像素分割和面板参数马尔科夫随机场(PPMRF)相结合的单目车载红外图像三维重建方法.该方法首先通过超像素分割得到在纹理和亮度上相近的一系列小的区域,即超像素,然后训练PP-MRF模型,使它能对待测试图像的各个超像素进行面板参数的分析和深度估计.通过实验证明了该方法能够有效地对单目车载红外图像做出深度估计及三维重建.     

高铁轮毂表面缺陷的视觉显著性超像素图像检测方法

针对高铁轮毂表面缺陷实时在线检测问题,提出一种基于视觉显著性注意机制的超像素自适应检测方法。首先采用同态滤波器对缺陷图像进行预处理,去除环境光污染噪声引起的图像亮度分布不均匀问题,构建轮毂表面缺陷图像的谱残差视觉注意模型,之后采用超像素分割算法对缺陷显著性图像进行自适应阈值分割,标记出高铁轮毂表面缺陷的二维空间位置,实现轮毂表面缺陷的边界检测和形态估计。本文方法在高铁轮毂表面缺陷检测实验平台上进行了实验验证,结果表明：该方法能够有效抑制图像分割中的过分割问题,对缺陷的边界信息提取准确,鲁棒性较好。     

基于测地距离的超像素生成方法

超像素能够捕获图像的冗余信息,从而大大降低图像处理后续任务的复杂度.尽管很多分割算法都能生成超像素,但所生成的超像素大多具有高度的不规则性,大小和形状变化很不一致,而且很难控制其个数.利用图像曲面的内蕴几何,即测地距离来衡量像素间的相似性,提出了一个算法简单的、具有线性复杂度的超像素生成方法,能够生成形状近似规则的、分布均匀的、有指定个数的超像素.实验表明,对于不同复杂度的图像,该方法均能取得较好的结果.     

采用超像素标注匹配的交通场景几何分割方法

针对交通场景逐像素标注方法计算复杂、模型训练耗时长的问题,提出了一种基于超像素标注匹配的交通场景几何分割方法。该方法无需进行模型训练,根据全局特征搜索一组待分割交通场景图像的相似图像集。对待分割图像进行超像素分割和超像素块特征提取,并利用朴素贝叶斯原理进行似然比计算,根据似然比在相似图像集中进行超像素块标注匹配以实现初次分割。利用初次分割结果计算出一元势,应用全连接条件随机场模型对初次分割结果进行优化。实验结果表明,与传统的逐像素标注方法相比,本文方法的分割正确率和平均召回率分别提高了4%和3%,能够有效地实现交通场景几何分割。     

应用视觉显著性的快速有偏聚类超像素算法

针对正则化超像素方法的超像素数随边缘拟合要求迅速增长的问题,提出了一种有偏聚类超像素算法。结合人类视觉对目标专注程度不一的特点,在SLIC算法框架下,提出了基于视觉显著性的非均匀初始化方法和有偏聚类距离函数。算法在图像的显著性区域进行密集的过分割,保持目标边缘的细节信息,而在非显著区域仅生成稀疏的超像素,以降低分割块数,再通过一步全局聚类和边缘逐步细化过程,有效地保证了图像的边缘拟合,同时提高了算法的速度。实验表明,在相同超像素数下,所提算法在边缘查全率、欠分割错误率以及运行速度方面均优于传统算法。     

基于TWSVM超像素分类的彩色图像分割算法

图像分割是图像分析与理解的关键环节之一.提出了一种基于TWSVM超像素分类的彩色图像分割算法.首先,利用熵率超像素生成算法,将原始彩色图像划分成超像素区域;其次,结合直方图与双树复小波变换理论,提取出超像素的颜色特征和纹理特征;然后,采纳最大类间方差阈值法确定出TWSVM训练样本;最后,利用训练好的TWSVM模型对超像素进行分类处理,以获得最终分割结果.实验结果表明,本文算法可以获得较好的彩色图像分割效果.     

SAR图像超像素生成算法抗噪性能研究

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像受相干斑噪声影响严重,针对SAR图像的超像素生成算法需具有较强的抗噪性能,现有的SAR图像超像素生成算法有很多种,但对其抗噪性能的研究并不多。文章针对上述问题进行研究,基于区域冗余度和区域准确率,提出一种SAR图像超像素生成算法的抗噪性能评价方法,对几种经典的SAR图像超像素生成算法的抗噪性能进行评价。实验采用不同噪声水平的合成SAR图像以及由SIR-C和RADARSAT-2获取的真实SAR图像进行测试。结果表明,与其他算法相比,efficient graph-based segmentation(EG)算法的抗噪性能最优,最适用于SAR图像分割。     

基于超像素特征表示的图像前景背景分割算法

图像前景背景分割是图像处理中的关键技术,文中提出了基于超像素分类的二值分割算法。对于输入图像,首先采用超像素分割算法,将图像分割成多个保留边缘的封闭区域,即超像素;对每一块超像素,考虑颜色和纹理,构造一种对光照和颜色较为鲁棒的特征,来消除同种物体在光照和颜色差异下的影响;用所得特征训练分类器,判断每块超像素属于前景或背景;最后将超像素分类结果作为初值用图分割的方法进行修正,得到最终的二值分割结果。实验结果显示算法能较好的完成前景背景分割的任务。此外,本算法易于和现有的分类算法相结合,具有较强的可移植性。     

改进的SLIC超像素彩色图像分割方法

简单线性迭代聚类(SLIC)方法需要人为设定图像分割时所需超像素的数目,这样设定值容易过大或过小,不能保证待分割图像处理的要求。针对该问题,对SLIC超像素分割方法进行了改进,提出利用图像的颜色信息,对所要处理图像的横坐标和纵坐标进行随机扫描,然后分析扫描线像素的颜色信息,从而得到图像所需要的超像素数目。仿真实验表明,该方法可以获得图像所需要的相对合适的超像素数目,用这些超像素对图像进行分割,能达到较理想的分割效果。     

采用多层图模型推理的道路场景分割算法

针对传统图模型分割算法提取的物体边缘不够精细、难以适应复杂道路场景布局的问题,提出了一种基于多层图模型推理的道路场景分割(HGI)算法。该算法先将图像过分割为同质的超像素块,再采用随机森林模型训练超像素块的多类别回归器和相邻超像素的一致性回归器;然后用2种回归值计算马尔科夫随机场(MRF)模型的能量项,通过推理得到初始分割;最后为了解决超像素块包含多类别带来的分类混淆,在初始分割基础上构建像素级的全连接条件随机场模型,进行优化得到精细的分割结果。实验结果表明,采用HGI算法对人工标注数据库和真实拍摄的场景图像处理能够得到精细的分割边缘,能够解决超像素推理中的类别混淆问题,与传统的MRF图模型分割方法相比,在总体精度和平均召回率2个指标上分别提高了2%和3%。     

超像素梯度流与元胞机融合的视频显著图检测

使用静态空间特征通常无法得到准确的视频显著性目标对象,提出了超像素梯度流场与元胞自动机融合的视频图像显著性检测方法.首先,使用SLIC方法将视频帧分割成超像素,在超像素级上运用光流梯度和颜色梯度生成一个时空梯度函数,由时空梯度得到新的梯度流场值,将视频中运动信息充分利用起来;其次,在视频帧超像素图像上使用卷积神经网络得...     

基于复合超像素技术的肺部CT图像分割算法

基于肺部CT图像灰度不均匀、纹理变化大的特点,文章提出一种超像素与随机森林相结合的肺部CT图像分割算法。该算法首先采用阈值和形态滤波的方法对图像进行预处理;再通过TurboPixels算法将图像分割为超像素;然后运用灰度共生矩阵提取超像素的纹理特征,并融合灰度特征形成特征矩阵;最后基于特征矩阵和随机森林算法获取分割图像。实验结果表明,该文提出的分割算法对肺部CT图像处理具有一定的有效性,健康肺部图像的分割准确率为98.07%,病变图像的准确率为96.23%,且该算法具有全自动、高准确率、鲁棒性好等特点。