改进?鱼优化算法和熵测度的图像多阈值分割

针对传统图像多阈值分割方法存在效率低、分割质量差等问题,提出一种改进?鱼优化算法并结合熵测度(weight lens remora optimization algorithm,WLROA)的图像多阈值分割方法。针对?鱼优化算法易陷入局部极值等缺陷,引入透镜成像反向学习策略,生成透镜反向解来增加种群多样性,进而提高算法跳出局部极值能力;提出一种自适应权重因子,对个体位置进行自适应扰动,提高算法探索能力。以最小化交叉熵作为优化目标,利用WLROA确定最小交叉熵并获得相应分割阈值。选取部分伯克利大学分割数据集图像和遥感图像测试提出算法的分割性能,测试结果表明,WLROA与其他知名算法相比具有更好的分割效果,能够有效实现复杂图像的精确处理。

基于增强教与学优化算法的图像分割

为提高分割图像的质量和提高计算效率,提出了一种基于增强教与学优化算法(ETLBO)的图像分割方法。所提ETLBO利用逆向学习技术,提高全局搜索速度和优化准确度,改进全局寻优性能,并保留了经典课程教与学优化算法计算成本低、稳定性高的优点。此外,采用最小交叉熵(MCE)的概念,将图像分割的多级阈值化问题转换为优化问题,利用ETLBO得到多级最优阈值组合,实现分割图像和原始图像之间的交叉熵最小化,提高分割图像的视觉质量。实验结果表明,所提方法在分割图像的均匀性和适应度方面的性能优于其他先进方法,且计算效率更高。

基于OTSU-Graham改进算法的保护压板状态辨识研究

自动化与智能化技术在变电站中的推广应用为智能巡检奠定了基础,但是目前二次设备的保护硬压板仍然大多采用人工现场核对的方式,存在核对频次低、校对过程溯源性不足的问题。为此,文中提出了一种基于图像内容识别的压板运行状态智能识别方法。采用基于空间领域信息的OTSU算法进行阈值分割消除光照不均阴影区域的影响,在此基础上基于Graham的最小外接矩形算法检测压板开关的最小矩形面积,通过识别面积大小来判断压板是否投入。该方法能够有效减少阴影干扰的影响,准确辨识图像中压板的运行状态。

基于改进人工蜂群算法的多阈值图像分割

图像分割在模式识别以及机器视觉方面起着至关重要的作用,是图像分析和识别的首要任务。但若分割后图像质量损失严重,就会导致图像后续分析的误差增加。为了能够弥补这一缺陷,在分析了DIRECT算法和人工蜂群算法的特性后,利用DIRECT算法全局收敛并可以快速定位到最优值所在区域的特点来改善人工蜂群算法的过早收敛以及局部搜索能力差的缺点,提出了一种基于改进的人工蜂群算法的多阈值图像分割技术。首先,DIRECT算法为人工蜂群算法提供一种良好的初始种群,种群在演化数代后得到的当前最优解加入到DIRECT算法分割区域中,再进行初始种群的筛选,重复这个过程进而获得最佳阈值并对图像进行分割。为了验证该算法的优劣性,使用峰值信噪比、结构相似性以及特征相似性作为图像质量评价指标并与前人得到的结果进行比较。实验数据表明,提出的阈值分割方法优于前人的阈值分割方法。

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。

基于最小Tsallis交叉熵的阈值图像分割方法

利用Tsallis熵的非广延性(nonextensivity),本文提出了一种最小Tsallis交叉熵阈值分割方法。该方法通过引入一个参数q,在阈值的选择过程中不仅考虑了目标和背景之间的信息量差异,而且考虑了目标和背景之间的相互关系,克服了传统最小交叉熵忽略目标和背景之间的相互关系所导致的阈值选择不恰当的缺点。实验结果表明,通过选择合适的参数q,所提出方法的分割效果明显优于传统的最小交叉熵阈值法。

一种基于交叉熵的改进型PCNN图像自动分割新方法

脉冲耦合神经网络(PCNN)是20世纪90年代形成和发展的一种新型神经网络。为了自动地进行精确的图像分割,在基于图像处理的前提下,对现有的PCNN模型进行了改进,即从原始图像与分割图像的目标之间、背景之间的差异性出发,提出了一种基于最小交叉熵准则的改进型PCNN图像分割新方法。通过计算机仿真,该方法能够自动确定循环迭代次数和自动选取最佳阈值,并与基于最大香农熵的PCNN分割方法进行了比较。实验结果表明,该方法优于香农熵准则PCNN分割,其不仅对图像分割精度高,而且具有较强的适用性。

动态迁移和椒盐变异融合生物地理学优化算法的高维多阈值分割

针对高维多阈值图像分割中存在的多阈值搜索问题,提出了一种动态迁移和椒盐变异融合的生物地理学优化算法(BBOD)。首先,构建了一种基于动态扰动的迁移算子,对候选解中没有发生迁移操作的特征值添加一个动态的扰动因子,使种群的多样性增加,从而提高全局搜索能力;然后,创建了新型的变异算子,对待变异的特征值产生一个椒盐扰动,使该值在小范围内浮动,以便提高局部搜索能力和算法的收敛速度;最后,将该算法应用到基于最小交叉熵的图像高维多阈值分割中。高维多阈值分割实验结果表明,本文提出的BBOD算法能够获得最优的阈值向量,运行速度、性能指标均优于标准的生物地理学优化(BBO)算法,基于变异的生物地理学优化(BBOM)算法、FFA(Firefly Algorithm)和CSA(Cuckoo Search Algorithm),运行速度是FFA的5倍以上。该算法更适用于基于最小交叉熵的高维多阈值优化选择。

一种改进的二维最小交叉熵图像分割方法

针对当前二维最小交叉熵阈值法存在计算复杂度高等问题,提出了一种改进的二维最小交叉熵阈值分割方法。首先,依据图像的含噪声类型选择邻域模板并建立相应的二维直方图来提高分割效果;然后,对二维最小交叉熵公式进行推导和简化处理,利用定义的数组运算推导出新型递推算法,再确定图像及其邻域图像的实际灰度级别范围,并用这种新算法在所求的灰度级别范围内搜索最佳阈值向量来降低计算复杂度;最后,使用关键阈值对滤波后的图像进行分割达到最佳的分割效果。仿真实验结果表明,与当前的二维最小交叉熵阈值分割法相比,本文提出的方法不仅分割性能及抗噪性能更强,而且分割时间大大减少,小于0.05s。

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.

最大熵和最小交叉熵综合的交互式图像分割

在图像分割中,使用某一种分割方法并不是总有效。最大熵和最小交叉熵阈值化方法是目前常用的两种图像分割方法,但在某些分割应用场合失效。针对此问题,提出基于最大熵和最小交叉熵综合的交互式图像分割方法。首先,利用一种简单的算法将前两种方法有机结合产生一种既满足最大熵原则,又满足最小交叉熵原则的新分割方法,然后通过人机交互,在这三种阈值方法中选择最好的图像分割。仿真实验结果表明,提出的方法不仅分割效果好,算法的普适性增强,而且更实用。

一种改进的最小互熵门限法

针对Ｌｉ＆Ｌｅｅ法存在的缺陷，本文提出了一种改进的最小互熵门限法，理论分析和实验结果表明改进算法具有更好的有效性。

快速二维直方图斜分最小误差的图像阈值分割

鉴于二维斜分法的优势,提出了一种快速二维直方图斜分最小误差的阈值分割方法。首先将二维直方图斜分原理运用到最小误差阈值法中使得分割更准确,然后对其阈值选取公式进行简化得到最简公式,并利用此公式导出其一般递推算法,最后将二维直方图概率分布特性与这种算法有机结合得到新型的递推算法来提高运行速度。实验结果表明,与二维直线型最小误差阈值分割法相比,算法效率更高,与其递推算法相比,所提出的新型递推算法的运行速度更快,约快4倍。

一种改进的二维最小误差阈值分割方法

二维最小误差(TME)阈值法是一种有效的图像分割方法,但该方法计算复杂度高,难以实时处理,且该算法受噪声影响较大。针对此问题,提出了一种改进的TME阈值分割方法。首先,将传统的3×3模板分成互补的两个模板:十字模板和4-角域模板,并用这两个模板分别对原图像进行中值滤波得到两幅图像;然后,用两幅图像创建二维直方图并对其进行分割,以获得更好的分割性能;最后,对TME阈值选取公式进行简化得到最简公式,并利用此最简公式和其在二维直方图上的计算特性构建新型的快速算法,以便降低计算复杂度。仿真实验结果表明,与当前TME阈值分割方法相比,所提方法不仅分割效果更好、稳定性更强,而且运行速度更快,占用的存储空间更少。

二维最大类间交叉熵阈值分割法

目的研究了基于类间交叉熵的二维阈值分割算法及其抗噪性能。方法通过采用交叉熵方法来描述二维直方图中的目标区域和背景区域之间像素信息的差异程度,构造了一种基于最大类间分离性程度的图像分割新方法。结果结果仿真证明该分割方法的有效性和抑制噪声的能力。结论在有噪声的图像中,新分割方法相比传统一维最小交叉熵具有更强的抗噪性能,并且在分割性能和时间花费上都优于二维最小类内交叉熵分割法。

二维直方图斜分最大类间交叉熵的图像分割

利用二维直方图斜分原理,提出了一种基于最大类间交叉熵的快速图像分割方法。首先依据二维直方图斜分法构建最大类间交叉熵阈值选取公式,然后导出这种最大类间交叉熵阈值选取的快速递推算法,最后将定义的数组运算与这种快速算法相结合搜索最佳阈值向量,使整个算法更简明高效。实验结果表明,与当前二维直方图斜分阈值方法相比,此算法效率更高,通用性更强。

基于二维对称Tsallis交叉熵的小目标图像阈值分割

现有的阈值分割方法应用于目标与背景面积相差悬殊的小目标图像时,几乎都失效。为此,提出了基于对称Tsallis交叉熵及背景与目标面积差的小目标图像阈值分割方法。对称Tsallis交叉熵准则能确保准确分割时目标和背景内部的灰度均匀,而背景与目标面积差可抑制均等分割的趋势,二者综合构成了更为合理的阈值选取准则函数。首先导出了一维阈值选取公式;然后经推广得到基于二维斜分对称Tsallis交叉熵及背景与目标面积差的阈值选取公式,给出了其快速递推算法及相应的简化方法。大量实验结果表明:与目前性能较优越的二维斜分Otsu、最大熵、非对称交叉熵阈值分割方法相比,所提出的方法在小目标图像分割效果上具有极为明显的优势。

基于混沌PSO或分解的二维最小误差阈值分割

为了进一步提升现有的二维最小误差阈值分割快速递推算法的运行速度,提出分别基于混沌粒子群优化(PSO)和分解的2种二维最小误差阈值分割算法.第1种算法利用混沌粒子群优化算法搜寻二维最小误差法的最佳分割阈值,且在迭代过程的适应度函数计算中引入递推算法,大大减少了冗余计算;第2种算法将二维最小误差法的运算分解成一维最小误差法和一维最小类内对数方差法的运算,计算复杂度由二维递推算法的O(L2)进一步降为O(L).实验结果表明,提出的2种算法能够在分割效果达到或优于现有的二维最小误差阈值分割法的同时,大大加快运行速度.

基于改进的二维交叉熵及Tent映射PSO的阈值分割

最近提出的二维交叉熵阈值分割方法所依据的灰度级-平均灰度级直方图存在错分,且寻求最优阈值时,即使采用递推算法仍需遍历整个搜索空间,运行速度有待进一步提高。为此,本文给出改进的灰度级-梯度二维直方图,据此导出了相应的二维最小交叉熵阈值选取公式及其递推算法,并且采用改进Tent映射混沌粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法搜寻二维最优阈值。大量实验及与现有二维交叉熵方法的对比表明,所提出的方法在计算最优阈值时尽可能考虑了所有目标点和背景点,从而使分割结果更加精确;而求取阈值因只需遍历其中小部分解空间,使运行时间约减少到原来的10%～40%。

二维类内最小交叉熵的图像分割快速方法

熵是基于图像的一维灰度直方图得到的,仅利用了像素的灰度信息。最小交叉熵就是要寻找最优阈值使原始图像和分割图像之间的信息量的差异最小,在交叉熵的基础上,通过引入图像的空间信息,定义了二维类内交叉熵,并提出了基于二维类内最小交叉熵的图像分割方法。实验结果表明,充分利用图像的灰度信息和空间信息后,二维类内交叉熵取得了比交叉熵更好的分割效果。为了提高运算效率,提出了相应的快速递推算法,计算时间由从多于3小时减少到只要几秒。