基于粒子群优化算法的最大类间方差多阈值图像分割

最大类间方差法是图像分割中一种常用的阈值分割方法,对于单阈值分割具有显著的效果,但是对于多阈值分割,计算复杂度大、耗时较多。本文将粒子群优化算法与最大类间方差法结合,提出了一种新的图像分割方法,该方法利用粒子群优化算法的寻优高效性,并由灰度图像的最大类间方差值作为适应值,搜索最优分割阈值,实现图像的多阈值分割。实验结果显示,新方法大大缩短了寻找最优阈值的时间,降低了运算复杂度,提高了图像分割速度,说明基于粒子群优化算法的图像分割算法是可行的、有效的。     

基于Matlab分割彩色等高线地形图

彩色地形图包含丰富的地理信息,通过黑、绿、棕、蓝等颜色表示道路、等高线、河流等空间信息,对识别地物、丰富地形图有着重要的作用.地形图中等高线是内插生成数字高程模型,显示三维地形的基础数据,分割彩色地形图对指导等高线自动提取工作意义重大.通过研究图像分割原理和方法,基于Matlab软件结合阈值分割对彩色地形图等高线进行实验分析,选取两个阈值进行分割,并与最大类间方差法(又称Otsu法)自动分割进行对比,通过实验实现较好的等高线分割效果.     

高分三号SAR影像双阈值变化检测

双阈值合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)变化检测算法具有在发现变化区域的同时还能确定地表发生后向散射变化类型的优点。针对广义高斯双阈值最小误差法D-GKIT(Dual Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)在进行阈值选取时直方图中不同类别像素灰度级重叠严重时,分割结果容易在尖峰单侧选取出双阈值而导致无法正确分割差异图的问题,本文提出一种结合归一化最大类间方差和广义高斯最小误差法GKIT(Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)的双阈值SAR变化检测方法。首先,提出以归一化最大类间方差值作为灰度级重叠程度的判别参数,确定阈值的选取顺序及两个候选区间;然后,利用GKIT在候选区间内进行分割,获取单侧阈值及非变化类拟合函数;最后,提出利用非变化类拟合函数更新后的直方图作为另一侧阈值选取基础进行分割,得到对应分割阈值。以宁波地区高分三号(GF-3)SAR卫星影像作为试验研究数据,结果表明:本文方法能较好地解决灰度级重叠时D-GKIT无法进行正确分割的问题,具有良好的变化检测效果和更强的鲁棒性且达到了利用研究区数据验证利用GF-3号SAR卫星影像进行变化检测研究可行性的目的。     

奇异值分解和阈值分割的遥感自适应变化检测

针对传统遥感变化检测算法中差值影像构造方法不容易提取弱变化信息,以及变化阈值需要人工干预的不足,提出一种基于奇异值分解(SVD)和最大类间方差法(OTSU)阈值分割的遥感影像变化检测算法。首先计算两期遥感影像的多波段差值影像,对其进行矢量化后所构造矩阵进行奇异值分解,并计算差值影像的变化强度,选取奇异值分解主分量投影和变化强度作为表征两期影像变化的特征量;然后通过最大类间方差法对上述两个特征量进行阈值分割,得到变化检测结果;最后通过对比实验以及精度验证,证明了该变化检测方法相比传统方法能够更精确地提取出变化信息,而且能够自适应获取分割阈值。     

自适应蚁群和模糊聚类的SAR图像分割

针对传统蚁群算法及模糊C-均值聚类算法在合成孔径雷达遥感图像分割中精度低下和收敛速度较慢的问题,该文提出了一种改进的自适应阈值的蚁群及模糊C-均值聚类算法,实现对复杂合成孔径雷达图像进行分割。针对不同的合成孔径雷达图像,首先利用最大类间方差法获取最优阈值,通过最优阈值干预避免蚁群算法陷入局部最优解;再将自适应阈值蚁群算法得到的聚类中心和聚类类别数输入模糊C-均值聚类算法中,最终实现图像分割。实验结果证明,该算法在时间和误分率上较传统方法有显著的改进。     

一种利用TM影像自动检测云层的方法

有效利用TM影像中云层的光谱和形状特征,提出了一种基于最大类间方差的云层自动检测方法。该方法首先利用云层和雪区的波谱特性差异,基于最大类间方差法实现云层的阈值化分割;然后利用粗分云层的形状特征做进一步判定分析,最终实现云层的提取。实验表明,与传统的人工阈值方法相比,本方法可以有效地从TM影像中检测出云层,降低人工参与程度。     

基于改进的最大类间方差法的遥感影像变化检测

变化检测技术被广泛应用于灾情估计、环境监测、农作物生长、森林覆盖等多个领域。为了自动获取变化检测的阈值,本文仔细分析了最大类间方差的方法和原理,改进了二维最大类间方差方法在变化检测中的应用,并利用多套遥感影像数据进行了实验,实验表明了该方法的可行性和有效性。     

一种融合超像素与最小生成树的高分辨率遥感影像分割方法

影像分割是面向对象高分辨率遥感影像分析的基础与关键。针对传统影像分割方法易受噪声影响,且难以确定合适的影像分割尺度的问题,本文提出了一种融合超像素与最小生成树的高分辨率遥感影像分割方法。首先用简单线性迭代聚类算法对影像进行过分割生成超像素;然后初始设定影像分割数,采用区域动态约束聚类算法对超像素进行合并,获得分割数-方差和、分割数-局部方差、分割数-局部方差变化率指标图,依据3个指标图确定合适的影像分割数;最后根据确定的合适影像分割数,采用区域动态约束聚类算法对超像素重新合并得到分割结果。定性对比试验和定量评价结果表明,本文方法可以有效地克服影像噪声对分割结果的影响,获得良好的影像分割结果。     

新阈值及阈值函数的评价和变形预测实验

变形监测数据是判断对象是否会发生异常变化的重要依据,但实测数据会被带入噪声,将隐藏其实际变化规律。本文利用含有高斯白噪声的信号来评价两种新的阈值及阈值函数的去噪效果,并评价两种新的阈值及阈值函数在提高预测精度方面的效果。实验表明,较传统的硬/软阈值函数,两种新阈值及阈值函数的去噪效果更优,而且该组合方法提高了预测的可靠性和精度。     

遗传算法及其在图像阈值选取中的应用

论述了遗传算法的原理,操作和特点,并以图像阈值选取中的最大类间方差法为例,给出了用遗传算法优化图像阈值选取的步骤和方法,实验结果表明了这一方法的有效性。     

Landsat 8多光谱数据辅助下的高分影像多尺度分割

为解决高分影像分割的边缘锯齿性明显等问题，本文以黑龙江省伊春市桦皮羌子林场为研究区开展了有无多光谱数据辅助的高分影像分割对比试验。首先，本文设计了多尺度分割算法的相同尺度参数下分割试验，确定了该算法分割GF-2影像时应采用的最佳同质性准则组合参数；然后，基于影像分割对象同质性局部方差变化率反映最优分割尺度的思想，利用ESP2工具找出固定尺度范围内的最优分割尺度范围；最后执行最佳同质性准则组合参数配合下的最优分割尺度范围内各个尺度下的多尺度分割，并采用矢量距离指数、紧密度指数、形状指数对2种分割试验结果进行了评价。结果表明，与GF-2影像独立分割相比，Landsat 8多光谱数据辅助下的GF-2影像分割在矢量距离指数、紧密度指数、形状指数的质量上均有提升，平均提升率分别为8.05%、28.40%、11.76%。     

融入空间关系的二型模糊模型高分辨率遥感影像分割

为解决高分辨率遥感影像分割中,由光谱测度的空间复杂性、相同类型地物目标异质性增大带来的类属不确定性以及分割决策不确定性等引起的分割精度下降问题,提出一种融入空间关系的区间二型模糊模型高分辨率遥感影像监督分割方法。(1)建立高斯函数模型作为一型模糊模型,用来刻画像素类属的不确定性;(2)模糊化一型模糊模型中的均值或标准差,建立区间二型模糊模型,以强化类属的不确定表达和增加分割决策信息;(3)综合一型模糊模型及区间二型模糊模型的上、下隶属函数建模模糊决策模型;(4)融入邻域像素关系,使用待分像素及其邻域像素在模糊决策模型中的隶属度共同决定像素的类属。采用本文算法分别对真实高分辨遥感影像及合成影像进行分割,并对测试结果进行定性和定量分析。结果表明,本文算法可以得到更高的分割精度。     

面向地学应用的遥感影像分割评价

影像分割是面向地理对象影像分析(GEOBIA)中的一个关键环节。分割评价有助于为影像选择合适的分割方法和最佳分割尺度。本文提出一种以遥感地学应用面向的对象为依据的分割方法分类及评价体系。首先将影像分割方法分为面向局部特征监测的典型目标识别和面向全局特征监测的面向GEOBIA的分割方法两组,进而针对这两组分割方法提出了两套分割评价测度指标及相应的综合评价方法。在面向典型目标识别的分割方法评价中,使用区域内部非均质度、区域间灰度对比度、区域间散度对比度、边界点梯度和单位像素运行时间作为评价测度,并针对由于评价测度间的相关性而无法直接确定各测度权重分配的问题,提出利用熵权法为各个评价测度分配权重以获得综合评价结果的分割评价方法,该评价方法可用于选择合适的分割方法。用于面向GOEBIA的分割方法中使用分割区域内均质性和区域间异质性作为评价测度,这种评价方法适用于选择最优分割尺度参数。本文通过定量试验论证了这两种评价方法的有效性,试验结果表明其在遥感应用中具有实际意义。最后本文分析了影像分割评价方法的不足及未来的发展方向。     

可变类多光谱遥感图像分割

确定图像类别数是图像分割中的重要任务,在大多数分割算法中需由用户预先指定类别数。受地物目标及其分布的多样性、复杂性和未知性等因素的限制、对彩色遥感图像而言,人为确定其类别数非常困难。为此,提出了一种基于区域和统计的可变类分割方法,融合规则划分技术和R.JMCMC算法,利用规则划分将图像域划分成若干个规则子块,并假设每个规则子块内的像素服从同一独立的多值Gaussian分布;在此基础上南贝叶斯定理构建图像分割模型;利用ReversibleJump Markov Chain Monte Carlo(RJMCMC)算法模拟该模型,实现罔像类别数的自动确定及图像粗分割;为了进一步提高图像分割精度,设计精细化操作,对Worldview-2合成及彩色遥感图像和多光谱IKONOS图像进行可变类分割,实验结果表明,提出方法不仅能自动确定图像类别数,还可以较好地实现区域分割。本文方法较好地实现彩色遥感图像的可变类分割。     

多主体框架下基于FCM的彩色遥感图像分割

为解决大尺度高分辨率遥感图像的数据量大及局部非均匀问题,提出一种在多主体系统（MAS）框架下基于模糊C均值（FCM）的彩色遥感图像分割方法。首先利用规则划分技术将图像域划分为若干个子块,每个分割主体控制一个子块;然后在MAS框架下,分割主体通过FCM算法实现对应子块的初始分割,将初始结果与全局模型协作,确定其区域正确类别数和标号统一;最后通过协调主体协调各分割主体及其邻域分割主体的聚类中心,从而消除遥感图像的局部非均匀性,以实现彩色遥感图像分割。利用提出算法和FCM算法分别对真实彩色遥感图像和合成图像进行了分割试验,并对其分割结果进行定性、定量评价,其结果说明了提出方法的可行性和有效性。     

机载激光扫描数据分割的三维数学形态学模型

机载激光扫描点云的三维数字图像表达模型将二维形态学运算推广至三维,给出基于三维数字图像的膨胀和腐蚀运算方法。针对点云三维数字图像,提出基于三维数学形态学和聚类分析的分割方法。将点云三维数字图像进行膨胀和聚类分析,依据聚类结果得到点云的分割结果。讨论了本方法两个参数与点云分辨率、地物间隔之间的关系。选用两套实例数据进行实验,并将第一套数据计算结果与Mean Shift算法、渐进三角网加密算法进行比较,从分割评价因子、精度、计算效率等方面分析本文方法与其他两种方法的优劣,最后分析了本文方法的稳定性。     

Building roof modeling from airborne laser scanning data based on level set approach

This paper presents a novel approach to building roof modeling, including roof plane segmentation and roof model reconstruction, from airborne laser scanning data. Segmentation is performed by minimizing an energy function formulated as multiphase level set. The energy function is minimized when each segment corresponds to one or several roof plans of the same normal vector. With this formulation, maximum n regions are segmented at a time by applying log₂n level set functions. The roof ridges or step edges are then delineated by the union of the zero level contours of the level set functions. In the final step of segmentation, coplanar and parallel roof segments are separated into individual roof segments based on their connectivity and homogeneity. To reconstruct a 3D roof model, roof structure points are determined by intersecting adjacent roof segments or line segments of building boundary and then connected based on their topological relations inferred from the segmentation result. As a global solution to the segmentation problem, the proposed approach determines multiple roof segments at the same time, which leads to topological consistency among the segment boundaries. The paper describes the principle and solution of the multiphase level set approach and demonstrates its performance and properties with two airborne laser scanning data sets.     

结合空间分析的面向对象无人机影像土地利用分类

利用高分辨遥感影像进行土地利用分类,为农村土地利用动态监测及土地综合整治快速地提供基础地理空间数据。以高分辨无人机影像为数据源,研究利用面向对象多尺度分割技术结合GIS空间分析对影像进行土地利用分类。根据对象内同质性高、对象间异质性高的准则,引入加权局部方差与空间自相关指数构建全局最优分割非监督评价指数,然后利用最邻近分类器对影像进行分类。实验结果表明,该方法减少人工目视确定最优分割尺度的主观性,能够避免某些地物不能被有效归类的现象,在单一尺度下获得较高的分类精度。