不同粒度遥感信息的非线性优化Otsu分割算法

遥感影像具有覆盖面广、光谱信息丰富及不同粒度的遥感信息应用需求特点,传统的图像分割算法不能较好地适用于这类图像的信息提取。针对遥感影像多波段的特性和遥感信息不同粒度需求的特点,基于最大类间方差算法(Otsu算法),设计了不同粒度遥感信息的非线性优化Otsu分割算法:(1)引入PCA算法对遥感影像的多波段数据进行降维,降低了遥感影像的信息冗余度;(2)基于最小值判断,添加分割算法的终止条件,提高了不同粒度遥感信息分割的计算效率。最后,以舟山海域的空间地物信息提取为例,比较了非线性优化Otsu分割算法与传统的Otsu、2D-Otsu、K-means、FCM分割算法的优劣性。结果表明,非线性优化Otsu分割算法:(1)兼顾了遥感影像的波谱信息,降低了遥感信息的错分率;(2)通过降低遥感影像的信息冗余,提高了计算效率;以两类地物类别提取为例,与Otsu算法相比,时间效率提高了59.88%;(3)通过添加计算约束条件,求解不同地物类别的分割阈值,满足了不同粒度遥感信息的应用需求。

基于蛇优化算法的Otsu图像分割方法

Otsu算法是图像处理中运用广泛的图像分割方法,尽管有着计算简单、准确的特性,但因为需要进行穷举运算,所以计算效率不高。为提高图像分割的实时性,引入了蛇优化算法(SO)对Otsu进行了优化,创建了基于蛇优化算法的Otsu图像分割方法(SO-Otsu)。在该算法中,利用蛇优化算法来模拟蛇的特性进行最佳阈值的寻找,以降低迭代时间,提升计算速度。在仿真实验中,利用经典的Lena、Peppers、Goldhill、Cameraman图片进行测试,与基于果蝇优化算法的Otsu方法(FOA-Otsu)和基于麻雀搜索算法的Otsu方法(SSA-Otsu)进行对比。并通过计算峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)、特征相似性(FSIM)和计算时间作为评价指标结果进行评估。结果表明,与其他算法相比,算法计算效率高、分割细节效果好且综合分割性能优异,为提高图像分割的计算效率提供了一种理想的工具。

基于改进粒子群优化算法的Otsu图像分割方法

Otsu算法分割图像时不依赖于图像的内容,具有较好的适应性,但计算量大和实时性差的缺点限制了其应用。针对这一问题,提出一种基于改进粒子群优化算法的Otsu分割方法。该方法以Otsu算法中的类间方差作为粒子群优化算法的适应度函数,以当前分割阈值作为粒子的当前位置,以阈值更新速度作为粒子的当前速度,以粒子最优适应值的改进量作为惯性权重,在灰度空间动态搜索使类间方差最大的阈值。实验结果表明:该方法能获得与经典Otsu相当的分割效果,而且显著地缩短了分割时间,算法效率更高。

多策略融合改进北方苍鹰算法的森林冠层图像分割

针对森林冠层图像复杂,分割精度较差等问题,提出一种多策略融合改进北方苍鹰优化算法(Improved Northern Goshawk Optimization,INGO)的冠层图像分割方法。首先,在北方苍鹰初始化引入随机反向学习策略,以增加种群多样性,提高搜索效率;在北方苍鹰探索阶段,添加自适应权重因子提高算法搜索能力,加快算法收敛速度;在北方苍鹰开发阶段,添加非线性收敛因子平衡全局搜索和局部开发能力。其次,采用多阈值Kapur熵作为适应度函数,通过选取8个基准函数对改进的算法进行测试,测试结果表明,改进的算法可以有效提高精度和搜索速度。最后,将所改进的算法对森林冠层图像进行阈值分割试验,并在适应度值、森林图像分割时的峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)与特征相似度(FSIM)上进行对比分析。试验结果表明,改进的算法可以获得更精确的森林冠层分割阈值和更高的分割精度。

基于Logistic映射的果蝇算法优化Otsu图像分割方法

针对传统最大类间方差法(Otsu)在处理图像时分割精度低、实时性差的缺陷,提出一种基于Logistic混沌映射和高斯游走策略果蝇优化算法的Otsu阈值分割方法(LGFOA-Otsu)用于图像分割。首先,在标准果蝇优化算法(FOA)中利用Logistic映射产生的混沌现象来增强果蝇种群初始位置的随机性,提高FOA算法的搜索速度;其次,引入高斯游走策略更新果蝇位置信息以提高种群多样性;最后,对8个经典测试函数进行测试,并与多个算法进行对比分析。仿真实验结果表明,提出的改进算法相较于标准果蝇算法和部分改进算法,在寻优精度和收敛速度方面都有较大的提高,验证了该算法的可行性和有效性。

狼群优化的二维Otsu快速图像分割算法

传统二维Otsu快速图像分割算法选取阈值时常采取穷尽搜索方式,而这种搜索方式降低算法的实时性,且延长算法的分割时间,从而对图像分割结果产生不良影响。为提高二维Otsu快速图像分割算法的运行效率,可采取狼群算法对最优阈值进行搜索,每匹人工狼就代表着一个可行的二维阈值向量,而狼群进行游走、围攻和召唤等智能行为的不断迭代和狼群间的信息交互,从而获取到最佳的阈值,这样既能够缩短算法的分割时间,又能够提高图像分割结果的精确度。论文用狼群算法取得最优的二维阈值向量,来解决快速图像分割问题。

细胞膜机制萤火虫算法优化多阈值Otsu图像分割

图像阈值分割是将灰度图像转换为二值图像的常用图像分割方式.经典多阈值Otsu算法对复杂图像进行分割取得了很好的效果,但是其采用穷举方法来寻找最优阈值是非常耗时的.针对这一问题,本文提出了一种基于细胞膜和自适应步长萤火虫混合优化算法的多阈值Otsu图像分割方法.利用萤火虫算法的启发式搜索来寻找图像分割的最优阈值很好地降低了算法的时间复杂度,并且在萤火虫算法中混合细胞膜算法很好地解决了萤火虫算法的"早熟"现象.实验结果表明,与经典多阈值Otsu法和萤火虫算法优化多阈值Otsu法相比,本文提出的算法具有更高的收敛速度和更好的图像分割效果,并且有效解决了萤火虫算法易陷入局部最优的问题.

改进二维Otsu法和果蝇算法结合的图像分割方法

针对传统二维Otsu方法中分割精度不高和抗噪性能不足的缺陷进行了研究,提出一种改进的二维Otsu图像分割方法。在二维直方图区域叉分的基础上,根据灰度级大小的信息改进联合概率密度,考虑类间方差和类内方差对图像分割效果的作用,保证类间方差越大和类内方差越小,使得目标与背景差别越大和内聚性越高;同时依据目标与背景在图像中所占比例对阈值求取公式进行加权,使得求得的阈值更接近理想阈值,然后采用果蝇优化算法(FOA)搜索最优二维阈值向量。仿真实验结果表明,该方法能得到更准确的分割结果,更好地抑制噪声,同时运行时间更少,达到了快速分割的目的,满足图像处理的实时性要求。

回溯搜索优化算法辅助的多阈值图像分割

阈值法是一种简单且有效的图像分割技术。然而阈值求解的计算量随阈值的增加而呈指数级别增长,这给多阈值图像分割带来巨大挑战。为了克服计算量过大问题,视多阈值分割模型为优化问题,分别将Otsu法和Kapur法作为目标函数,采用回溯搜索优化算法求解目标函数,实现多阈值图像分割。将提出的多阈值分割算法应用于自然图像分割,并与其他算法比较,实验结果说明基于回溯搜索优化算法的多阈值图像分割技术是可行的,而且具有较好的分割效果。

基于狮群优化二维Otsu算法的输送带撕裂检测方法

基于传统二维Otsu分割算法的输送带撕裂检测方法采用穷尽搜索式的阈值选取方式,图像分割时间长、实时性差,不能同时满足撕裂检测精度与速度要求。针对上述问题,提出了一种基于狮群优化二维Otsu算法的输送带撕裂检测方法。首先通过输送带撕裂检测装置采集输送带图像,采用中值滤波和直方图均衡化对采集到的图像进行去噪和增强处理,突出撕裂部位;然后采用狮群优化二维Otsu算法对预处理过的图像求取接近实际的分割阈值,用该阈值对输送带图像进行分割处理;最后通过计算分割后图像中黑色像素点的数量进行撕裂诊断。仿真结果表明,该方法比基于传统二维Otsu算法的检测方法寻优能力更强,输送带分割效果更好,可以准确地从输送带图像中分割出裂痕,撕裂识别的正确率为98.2%,提高效率的同时缩短了运行时间,可以满足输送带撕裂检测的准确性和实时性要求。

局部最优阈值分割算法在ECT相含率计算中的应用

电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)图像重构算法所重建的图像存在边缘不清晰,成像精度低的问题,很容易误判不同介质的交界面,而截面含水率计算的准确度依赖于对重构图像的二值化分割的准确度。该文通过分析全局阈值分割算法的不足,提出了结合模拟退火算法的局部阈值分割算法。为验证算法的有效性,对层流、中心流、环状流的重构图像进行局部最优阈值分割,并进行截面含水率的计算,通过与全局阈值分割算法进行对比,证明了采用局部阈值分割算法进行截面含水率的计算有相对较高的准确率。此外,考虑到ECT系统本身存在非线性误差,通过结合局部最优阈值分割算法,采用一种考虑ECT非线性误差的图像阈值分割算法。通过与全局阈值分割算法和不考虑非线性误差的局部阈值分割算法进行对比,结果表明考虑ECT非线性误差的局部最优阈值分割算法进行截面含水率的计算具有相对较高的准确率。

粒子群优化的多阈值图像自分割算法

针对传统的多阈值图像分割方法存在精确度和时间复杂度的问题,提出了粒子群优化的多阈值自分割算法。该方法首先利用自适应滤波函数对图像进行预处理,不仅解决了一维Otsu算法的抗噪性弱的问题,又同时确定了多阈值图像的局部区域类数,然后把改进的粒子群优化算法应用到多阈值图像分割中,对最佳阈值进行搜索优化,改进了图像分割的整体性能。实验结果证明了本文算法的收敛速度与优化质量均优于其他算法,并且这个优越性会随着局部区域类数的增加,体现得更为明显。

一种自适应粒子群优化算法在陶瓷图像分割中的应用

传统的Otsu算法分割图像需要遍历图像的每一级灰度值,其计算复杂度会随着图像量化等级的增大而急剧增加。对此,提出一种新的自适应粒子群优化(APSO)算法应用于图像分割过程。APSO根据粒子适应度优劣,融入了一种新的用于调节粒子飞行速度的惯性权重方法,并构建了一种新的极值扰动方法,分别对粒子个体极值和全局最优极值进行扰动,避免粒子种群陷入局部最优区域。在一组陶瓷及标准图像的仿真测试表明:针对具有复杂纹理的陶瓷图像和标准测试图像,APSO应用于陶瓷图像的分割时间相比Otsu平均少215 ms,应用于标准测试图像的分割时间相比Otsu平均少82 ms,APSO算法能在较短时间内收敛至全局最优值,更好地分割出具有复杂纹理的陶瓷图像细节部分。

基于改进鲸鱼优化算法的多阈值图像分割技术

针对鲸鱼优化算法(WOA)存在的收敛精度低、局部最优逃逸能力缺乏等问题,提出了一种改进的鲸鱼优化算法(IWOA)。首先,在WOA中引入能量控制因子以改进鲸鱼个体位置的更新方式,提高种群整体优化能力;然后,运用振荡柯西变异策略来增加算法跳出局部最优的概率;最后,应用多种基准函数评价改进算法的收敛精度,验证改进策略的有效性。将IWOA运用于多阈值图像分割实验中,结果证明该算法能够选取高质量阈值,提高图像的分割效率。

基于智能优化图像处理的硬币金额检测

硬币检测对于银行部门大额硬币流通、自助机交易、假币鉴别等具有实用意义。针对目前光电传感器硬币检测效果不理想的问题,提出了一种基于智能优化图像处理的硬币金额检测方法。首先利用颜色特征和智能优化Otsu图像分割对五角硬币特征区域进行提取并计数,再依次利用图像预处理、边缘检测、形态学处理和Hough圆检测等环节检测各硬币的半径信息,通过对半径进行比较可识别出硬币的种类及面额,最后利用App Designer设计了硬币自动识别系统。实验结果表明,该方法具有效果好、速度快、易于实现等优点,能够满足工程化需要。

采用高斯拟合的全局阈值算法阈值优化框架

采用最大类间方差法、最大熵法和最小误差法3种经典全局阈值方法获得的阈值,存在一定偏差.针对该问题,提出了一种采用高斯拟合的全局阈值算法阈值优化框架(TOF).本优化框架先利用全局阈值算法获得初始阈值,将图像粗分为背景和目标2个部分,然后分别计算各部分均值和方差来拟合出2个高斯分布.由于最佳阈值位于2个高斯分布的交点位置,为此本框架采用多次迭代方式来优化阈值,直至最终收敛到最佳阈值.为提高抗噪性能,结合三维直方图重建和降维思想,提出了一种鲁棒的采用高斯拟合的全局阈值算法阈值优化框架(RTOF).实验结果表明,对于以上经典全局算法,采用本优化方法均能收敛到一个最佳阈值,同时本算法还具有鲁棒的抗噪性能和较高的执行效率.

基于CPSO的二维Otsu图像分割法

二维Otsu方法同时考虑了图像的灰度信息和像素间的空间邻域信息,图像分割效果好但算法计算量较大。针对上述情况,提出一种基于混沌粒子群优化算法(CPSO)的策略,将其用于二维Otsu方法中,并与标准粒子群优化算法(SPSO)进行仿真实验对比。实验结果表明,该方法可以提高分割速度,克服SPSO的缺点,图像分割结果较理想。

基于分割和累积指数变换的MR图像增强算法

文章提出了一种MR图像增强的新算法。首先由多阈值分割算法将图像分割为不同的区域,然后统计出各区域的灰度均值和方差,由这两个特征构造各区域的累积指数非线性变换,并分别对相应区域进行增强。实验表明,用该算法增强后的MR图像在视觉上增强了图像对比度,加强目标的细节,还可以去除部分噪声,在实现上缩短了CPU时间。

基于鲸鱼算法的森林火灾图像多阈值分割

为监测森林火灾的实时火情,本文研究图像分割算法应用于林火图像的识别。由于林火图像背景复杂干扰目标多,采用单阈值Otsu方法对林火图像进行分割的精度较差,因此本文研究鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)对多阈值图像分割的最佳阈值进行寻优。鲸鱼优化算法是在寻找最优解的过程中效率较高的算法,该算法具有收敛速度快、精度高的特点。针对森林火灾图像中的火焰区域准确分割问题,应用WOA对Otsu的适应度函数进行寻优,在红绿蓝模式的林火数字图像上进行仿真试验。试验结果表明:提出的算法在森林火灾图像多阈值分割中优于传统单阈值的Otsu算法,可以获得更为准确的分割阈值和更高的分割效率,具有较强的工程实用性。

基于Otsu算法的中药贴剂均匀度分析研究

通过图像分割技术实时监测整个中药贴剂的生产流程,分析在线采集的贴剂图像的灰度特征、找到影响中药贴剂均匀度的因素,实现自动化生产。结合贴剂生产特点,采用基于灰度—梯度Otsu算法来提高对贴剂图像的分割精度;通过Otsu算法与粒子群优化算法结合,来降低图像分割的时间复杂度;针对影响因素的多样性,通过分离因子确定阈值分割个数。实验结果表明,该方法对贴剂图像具有良好的分割效果,满足速度和精度要求。