基于剪切波变换和脉冲耦合神经网络的图像融合方法研究

图像融合的目的是将多个来源的图像合并,从而产生1个包含所有原始图像信息的新图像。传统的图像融合方法可能损失一些重要信息或导致图像失真,因此研究新的图像融合方法具有重要意义。作为新兴技术,剪切波变换和脉冲耦合神经网络在图像融合中的应用潜力尚未被充分发掘。文章致力于研究这2种技术在图像融合中的效果,并提出结合两者的新方法。

基于脉冲耦合神经网络的图像分割算法分析

为进一步提高脉冲耦合神经网络(PCNN)在图像分割中的性能,文章研究了基于PCNN模型的图像分割算法,并探讨其模型简化算法,旨在减少其中的参数量,从而提高图像分割处理效率和分割效果。借助Girl属性图像进行仿真验证,通过与OTSU算法及LevelSet算法的分割效果进行对比,文章论证了算法的有效性及可行性。实验结果表明,该算法具有显著的分割效果。

双通道量子脉冲耦合神经网络

脉冲耦合神经网络(PCNN)在图像处理领域应用广泛,改进的双通道脉冲耦合神经网络(DPCNN)也在图像融合领域具有优异性能。为了将量子计算的优异并行性能与双通道脉冲耦合神经网络相结合,降低其算法复杂度,提出了双通道量子脉冲耦合神经网络(DQPCNN)。该模型使用量子逻辑门构建量子模块,如量子全加器、量子乘法器和量子比较器,构建了一个适用于DQPCNN的量子图像卷积模块,并采用这些模块完成DQPCNN所需的计算。通过仿真实验证明了DQPCNN的有效性,DQPCNN的复杂度与其他模型相比具有明显优势。

频率互异多相位粒度线性脉冲耦合WSN时间同步模型

针对无线传感器网络在运行过程中,传感器节点晶振频率的一致性难以保证而影响时间同步的问题,提出一种基于频率互异的多相位粒度线性脉冲耦合无线传感器时间同步模型。首先基于萤火虫同步机制,在无线传感器网络中采用去中心化的脉冲激励耦合方式,考虑每一个节点可能存在频率的差异,构建出表征不同振荡频率的动态方程。其次对两个振荡器和多振荡器系统进行数学分析,跟踪同步演进过程得出同步条件。最后通过仿真实验,验证了所提模型在节点频率不一致的无线传感器网络中能够实现稳定的同步状态,并且较未考虑频率变化的线性脉冲耦合振荡器同步模型具有更快的同步收敛速度。

基于三维模糊连接脉冲耦合神经网络的肾脏CT图像自动分割算法

3维肾脏CT图像的自动准确分割对减轻医师阅片工作量和提高计算机辅助诊断效率具有重要意义。但是,由于肾脏器官的结构复杂性以及邻近部位的灰度相似性,3维肾脏的准确分割仍具有挑战性。该文基于简化脉冲耦合神经网络(SPCNN)结构简单、参数量少的特点,结合模糊连接度(FC)算法,提出一种3维肾脏CT图像的自动分割算法。主要贡献为:(1)将SPCNN的2维模型扩展为3维模型,可以充分利用3维CT图像的层间信息;(2)提出了一种基于感兴趣区域质心的3维种子点自动生成策略,可以有效提高算法的自动分割效率;(3)实现了3维FC响应图与3维SPCNN的有效耦合。所提算法在自制数据集和公开数据集上进行了验证实验,结果表明该算法的性能优于现有的主流算法,其Dice系数、准确率、敏感度、体积误差、平均对称表面距离的平均值分别可以达到0.9095,0.9969,0.8517,0.1749和0.8536。

基于脉冲耦合神经网络结合U-Net的眼底血管分割

视网膜血管分割作为一种现代医学诊断的基础性方法,在眼部疾病及相关病症的筛查和诊断中起着重要作用。针对血管分割分割过程中细节丢失、连通性差等问题,提出一种新的分割算法。该算法基于改进的自适应阈值SSPCNN进行眼底血管图像分割,并应用改进SE模块的密集可变形卷积U-Net进行前期图像增强。为该算法设计实验,检测其在DRIVE和STARE数据集上的实际分割效果检测。实验结果表明该模型在DRIVE和STARE数据集上的灵敏度、特异性和准确度均优于现有算法。

利用脉冲耦合神经网络的高光谱多波段图像融合方法

针对高光谱图像波段众多、数据量大的特点,提出了一种基于脉冲耦合神经网络(Pulse Coupled Neural Networks,PCNN)模型的高光谱多波段图像融合方法.根据高光谱图像多输入的特点对原始PCNN模型进行了扩充,采用多通道PCNN模型来对输入图像进行非线性融合处理.通过分析传统变阈值衰减模型的特点及其不足,提出了修正的变阈值指数增加模型,以改善融合效果和降低PCNN运行的时间复杂度.利用记录点火时刻的赋时矩阵得到带有一定增强效果的融合结果图像.实验结果表明,该方法的融合效果要优于传统的主成分分析融合方法和小波变换融合方法.

脉冲耦合神经网络参数优化方法研究

针对脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural networks, PCNN)参数设置问题,对常见的脉冲耦合神经网络参数优化方法进行了概述、总结、分析和比较。首先,介绍了脉冲耦合神经网络模型以及几种常见的简化模型,分析了各模型的特点。然后,对国内外学者提出的不同PCNN参数优化方法进行了研究,总结归纳出三类常用的PCNN参数优化方法,包括结合图像本身性质确定参数、分析PCNN点火机理确定参数和利用智能优化算法自动搜索参数的方法,并对这三类PCNN参数优化方法进行了分析比较,总结出各类优化方法的优缺点和适用场合。

改进的脉冲耦合神经网络人脸特征提取方法

针对基于子空间分解的人脸特征提取方法对人脸图像在采集过程中的光照、旋转、位置等变化较为敏感的问题,提出了一种改进的脉冲耦合神经网络人脸特征提取方法。该方法模拟生物视觉的感知过程,将人脸图像分解成由若干二值图像组成的认知序列,计算序列中的每幅二值图像的熵作为人脸特征,基于支持向量机实现分类与识别;同时克服了标准的脉冲耦合神经网络模型参数过多的缺点,识别率也有所改善。理论与实验结果表明,该方法与现有的基于子空间分解的人脸特征提取方法相比,对人脸图像在采集过程中的光照、旋转、位置等变化有较强的鲁棒性,而且具有较低的维数。

三维连接系数矩阵的脉冲耦合神经网络彩色图像分割

提出三维连接系数矩阵的脉冲耦合神经网络(3D-PCNN)模型,将二维连接系数矩阵扩展成三维,值取空间欧氏距离的倒数,提出指数上升的动态阈值。利用神经元脉冲同步发放特性和自动波特性,直接分割彩色图像。结果表明,3D-PCNN算法与其他分割算法相比,运行时间减少了25%以上;该算法能够将不同区域信息以多层次彩色显示,改变RGB分量输入顺序时,同样可以分辨出更多的图像细节信息,分割精度高。

一种基于脉冲耦合神经网络和图像熵的自动图像分割方法

90年代发展形成的脉冲耦合神经网络(PCNN)模型特别适合于图像分割、边缘提取等方面的应用研究,但众所周知,PCNN模型图像分割效果不但取决于PCNN模型中各个参数的合理选择,而且同时还取决于循环迭代次数的确定选择准则,通常循环迭代次数N的选择通过人工交互方式来确定。正因如此选择合适的准则来确定N是PCNN图像分割的关键,但目前还没有文献提出一个合适的准则来解决这个问题。本文结合图像统计特性和PCNN参数模型提出了熵值最大准则。该准则实现了PCNN神经网络的自动图像分割。对于PCNN的理论研究和实际应用具有非常重要的现实意义。

脉冲耦合神经网络在图像处理中的参数确定

脉冲耦合神经网络(PCNN)模型可有效地应用于图像处理领域.但目前在PCNN模型理论方面的研究较少,参数的确定仍停留在经验阶段,这很大程度上限制了PCNN模型的发展.本文对PCNN模型进行理论上的推导,特别是模型各参数对PCNN特性的影响,给出了PCNN模型应用于图像处理中各参数确定的准则.在将其应用于眼底图像处理中,取得与人工参数选取相似的效果,表现出较好的鲁棒性.

自适应脉冲耦合神经网络与匹配滤波器相结合的视网膜血管分割

针对眼底图像中血管与背景间对比度低以及血管自身结构复杂等因素对视网膜血管分割所带来的问题,本文提出了一种具有自适应连接值的脉冲耦合神经网络(PCNN)与高斯匹配滤波器相结合的视网膜血管分割方法。首先,利用对比度受限制的自适应直方图均衡化(CLAHE)技术与二维高斯匹配滤波器对血管区域的对比度进行有效增强。然后,利用经验阈值选择出一定的血管区域作为初始种子区域。接着,将带有快速连接机制的PCNN与种子区域增长思想相结合,通过自适应动态设置PCNN中的连接强度系数和停止条件,实现眼底图像中血管区域的自动生长。整个算法在DRIVE视网膜图像库中进行了测试,实验结果表明,相比于不使用动态连接强度系数与停止条件的方法,所提出算法的灵敏度从49.79%提高至70.39%,准确度从95%提高到95.39%。证明了该算法具有较好的分割精确度和应用价值。

一种改进型脉冲耦合神经网络及其图像分割

本文结合人类视觉系统 (HVS)对图像信息含量区域敏感度不同这一特性 ,以神经元接近点火程度的一致性描述图像空间邻域所含的信息量 ,对通常的脉冲耦合神经网络模型 (PCNN -PulseCoupledNeuralNetwork)进行了改进 ,提出了一种基于改进PCNN的图像自适应分割算法 .该算法根据象素及其周边区域的信息量大小发放不同值的脉冲 ,从而自适应地将图像分为多个不同等级的高低信息区域 ,较好地仿真了人类视觉系统特性 .最后对用这种方法进行图像分割的结果进行基于信息量的图像压缩 ,在压缩比和重建图像主观视觉感知质量上均达到了良好的性能 。

利用脉冲耦合神经网络的图像融合

为了获得对同一场景更为准确、全面和可靠的图像描述,提出了一种基于脉冲耦合神经网络(PCNN)的图像融合方法。将多源传感器图像配准后的各个源图像用9/7小波变换的提升算法进行分解,从而得到各个源图像的低频分量和高频分量。对于低频分量,采用像素绝对值选大法进行融合;而高频分量则作为PCNN的输入,在迭代结束后,通过比较PCNN点火次数得到一系列融合子图像;然后,用9/7小波的提升算法将获取的一系列多尺度融合子图像进行反变换得到最终的融合图像。设计了可见光图像与红外图像的融合实验,对融合图像的熵、平均梯度、标准差、空间频率进行了定量比较。当使用标准源图像进行融合时,各值比使用传统小波变换与PCNN相结合的图像融合方法分别高0.0104,0.2459,0.1131和0.2846。

基于视觉显著性和脉冲耦合神经网络的成熟桑葚图像分割

为了提高在自然采摘环境中成熟桑葚机器视觉识别的有效性和鲁棒性,克服图像目标形态小、分布杂散、背景干扰多和光照不均匀等困难,该文提出了一种采用视觉显著性和脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural network,PCNN)模型的成熟桑葚图像分割方法。该方法首先将采集的图像映射到Lab颜色空间,利用空间颜色分量的算术平均值和高斯滤波值之间的差异,构建起桑葚图像的频率调谐视觉显著图;其次,提取采集图像在HSI颜色空间的色调分量,经过均衡化处理后,与视觉显著图进行融合,实现桑葚目标的融合特征表达;最后,通过改进的分层阈值化脉冲耦合神经网络模型进行目标分割以及形态学处理,得到成熟桑葚的识别结果。利用从重庆市天府镇果桑生态园采集到的200余幅桑树挂果图像进行试验,结果表明,该方法能够在不同光照条件的复杂背景下,有效分割出成熟果实,平均误分率为1.87%,优于结合频率调谐视觉显著性的OTSU法(17.73%)、K-means聚类算法(10.69%)、基于Itti视觉显著性的PCNN分割方法(7.34%)和基于GBVS(graph-based visual saliency,GBVS)视觉显著性的PCNN分割方法(5.83%)。研究结果为成熟桑葚果实的智能化识别提供参考。

应用小波变换的自适应脉冲耦合神经网络在图像融合中的应用

设计并实现了一种适用于红外与可见光图像融合的基于小波变换的自适应脉冲耦合神经网络(PCNN)融合技术。首先,对融合的两幅图像进行小波分解得到两组多尺度图像。然后,在小波域充分利用PCNN的同步激发特性,进行PCNN的融合策略设计;使用不同频率下小波系数的局域熵作为PCNN对应神经元的链接强度,经过PCNN点火获得参与融合图像在小波域中的点火映射图;根据点火时间计算点火映射梯度图,再通过判决选择算子,选择点火时间梯度最大的小波系数作为融合系数。最后,对融合后的小波系数进行重构生成融合图像。进行了两组图像融合实验,结果显示,在迭代次数为50次时,与经典小波方法相比,两组实验结果的熵分别提高1.1%,0.7%;平均梯度分别提高8.3%,3.7%;空间频率分别提高2.5%,1.5%;标准差分别提高1.9%,0.6%;交叉熵分别缩小5.6%,4.9%,结果表明本文方法用于红外与可见光图像的融合十分有效。

最小误差准则与脉冲耦合神经网络的裂缝检测

表面裂缝检测能够有效判断混凝土桥梁出现的结构性危险。但裂缝特征的多样性、桥梁表面污点引起的图像噪声以及不均匀照明引起的灰度不均等给裂缝检测带来极大的困难。为能够在复杂背景下检测裂缝,分析裂缝图像特征,由脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural networks,PCNN)的运行特征和神经元的状态变化分析简化PCNN模型,将简化PCNN模型用于裂缝图像的分割,根据最小误差准则判断PCNN迭代的终止条件,实现了PCNN的裂缝图像自动分割。由圆形度与扁度结合计算区域特征,去除分割后的各种干扰,实现表面裂缝的有效检测。通过敏感度和特异性计算绘制ROC(receiver operating charac-teristics)曲线,比较不同分割方法的曲线特性以评估算法,对实际裂缝图像的处理结果表明了该方法对裂缝图像检测的有效性。

基于脉冲耦合注入的高压并联电抗器绕组故障带电检测

针对目前国内外还没有对高压并联电抗器开展绕组故障带电检测或在线监测的现状,提出了基于脉冲耦合注入的绕组故障带电检测方法,并研制了相应的绕组故障带电检测系统。对该检测系统进行了验证,并在某750k V变电站内的电抗器上安装运行。获取了三相高压并联电抗器绕组的在线频率响应特性,可以得出:在激励脉冲电压幅值500 V的作用下,相应响应信号的幅值可达到300 m V;同时获取了三相高压并联电抗器绕组的指纹数据,为绕组状态的后续评估及预警奠定了坚实的工作基础。该方法实现了高压并联电抗器绕组故障带电检测并及时预警,对于保证电力系统可靠运行具有重要意义。

基于脉冲耦合神经网络和施密特正交基的一种新型图像压缩编码算法

自从脉冲耦合神经网络(PCNN)被提出以来,在图像处理、模式识别、人工智能等领域得到了广泛应用.由于其生物学背景的特性,使得其能够对灰度图像进行完美的分割:PCNN局部连接域的作用及阈值指数衰减特性,使得具有近似灰度特性的邻近像素能够同时处于激活状态,这就构成了PCNN分割特性的基础,使得图像分割结果既能较好地包含原始图像细节信息,又能避免一些无意义的小分割块的产生.借鉴施密特正交化思想,利用自然初始基对每一分割区域进行变换,得到一组正交基的变换系数,相对于分割前图像的数据量大为减少,存储空间需求小,从而实现了压缩.相对于JPEG算法,该方法使重建图像的质量得到显著提高,同时也使得逐步重建图像成为可能.