一种改进的C-V水平集遥感图像分割方法
水平集图像分割方法研究
生物医学图像分割方法研究 1、图像分割概述 图像是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界所获得的，可以直接或间接作用于人眼并产生视觉感知的实体。在现实生活之中，大约有75%左右的信息来源于人眼（图像），也就是说人类大部分的信息是视觉信息，从图像中得到。所以，对图像的认识和理解一直是人类视觉研究中非常重要的问题。图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。图像分割是计算机视觉领域中最古老也是研究最广泛的问题之一。任何图像处理系统，医学图像或是工业图像，图像分割都是一个关乎系统成败的关键问题。 现有的图像分割方法主要分以下几类：基于阈值的分割方法、基于边缘的分割方法、基于区域的分割方法以及基于特定理论的分割方法等。 1、基于阈值的分割方法。 阈值法的基本思想是基于图像的灰度特征来计算一个或多个灰度阈值，并将图像中每个像素的灰度值与阈值相比较，最后将像素根据比较结果分到合适的类别中。因此，该类方法最为关键的一步就是按照某个准则函数来求解最佳灰度阈值。阈值分割当面比较有名的方法有最大类间方差法(OTSU)、基于直方图的阈值方法和熵方法等。 2、基于边缘的分割方法 所谓边缘是指图像中两个不同区域的边界线上连续的像素点的集合，是图像局部特征不连续性的反映，体现了灰度、颜色、纹理等图像特性的突变。通常情况下，基于边缘的分割方法指的是基于灰度值的边缘检测，它是建立在边缘灰度值会呈现出阶跃型或屋顶型变化这一观测基础上的方法。 阶跃型边缘两边像素点的灰度值存在着明显的差异，而屋顶型边缘则位于灰度值上升或下降的转折处。正是基于这一特性，可以使用微分算子进行边缘检测，即使用一阶导数的极值与二阶导数的过零点来确定边缘，具体实现时可以使用图像与模板进行卷积来完成。常用的边缘检测算子有sobel，canny和laplace等等。
遥感影像的分类处理
摘要 在面向对象的影像分类方法中，首先需要将遥感影像分割成有意义的影像对象集合，进而在影像对象的基础上进行特征提取和分类。本文针对面向对象影像分类思想的关键环节展开讨论和研究，(1) 采用基于改进分水岭变换的多尺度分割算法对高分辨率遥感影像进行分割。构建了基于高斯尺度金字塔的多尺度视觉单词，并且通过实验证明其表达能力优于经典的词包表示。最后，在词包表示的基础上，利用概率潜在语义分析方法对同义词和多义词较强的鉴别能力对影像对象进行分析，找出其最可能属于的主题或类别，进而完成影像的分类。 近些年来，随着航空航天平台与传感器技术的高速发展，获取的遥感影像的分辨率越来越高。高分辨率遥感影像在各行业部门的应用也越来越广泛，除了传统的国土资源、地质调查和测绘测量等部门，还涉及到城市规划、交通旅游和环境生态等领域，极大地拓展了遥感影像的应用范围。因此，对高分辨率遥感影像的处理分析成为备受关注的领域之一。高分辨率遥感影像包括以下三种形式：高空间分辨率（获取影像的空间分辨率从以前的几十米提高到1 至5 米，甚至更高）；高光谱分辨率（电磁波谱被不断细分，获取遥感数据的波段数从几十个到数百个）；高时间分辨率（遥感卫星的回访周期不断缩短，在部分区域甚至可以连续观测）。本文所要研究的高分辨率遥感影像均是指“高空间分辨率”影像。 相对于中低分辨率的遥感数据，高空间分辨率遥感影像具有更加丰富的空间结构、几何纹理及拓扑关系等信息，对认知地物目标的属性特征更加方便，如光谱、形状、纹理、结构和层次等。另外，高分辨率遥感影像有效减弱了混合像元的影响，并且能够在较小的空间尺度下反映地物特征的细节变化，为实现更高精度的地物识别和分类提供了可能。 然而，传统的遥感影像分析方法主要基于“像元”进行，它处于图像工程中的“图像处理”阶段（见图1-1），已然不能满足当今遥感数据发展的需求。基于“像元”的高分辨率遥感影像分类更多地依赖光谱特征，而忽视影像的纹理、形状、上下文和结构等重要的空间特征，因此，分类结果会产生很严重的“椒盐(salt and pepper)现象”，从而影响到分类的精度。虽然国内外的很多研究人员针对以上缺陷提出了很多新的方法，如支持向量机(Support Vector Machine，SVM) 、纹理聚类、分层聚类(Hierarchical Clustering) 、神经网络(Neural Network, NN)等，但仅依靠光谱特征的基于像元的方法很难取得更好的分类结果。基于“像元”的传统分类方法还有着另一个局限：无法很好的描述和应用地物目标的尺度特征，而多尺度特征正是遥感信息的基本属性之一。由于在不同的空间尺度上，同样的地表空间格局与过程会表现出明显的差异，因此，在单一尺度下对遥感影像进行分析和识别是不全面的。为了得到更好的分类结果，需要充分考虑多尺度特征。 针对以上问题，面向对象的处理方法应运而生，并且逐渐成为高空间分辨率遥感影像分析和识别的新途径。所谓“面向对象”，即影像分析的最小单元不再是传统的单个像元，而是由特定像元组成的有意义的同质区域，也即“对象”；因此，在对影像分析和识别的过程
【CN110223271A】血管图像的自动水平集分割方法及装置【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910364864.4 (22)申请日 2019.04.30 (71)申请人 深圳市阅影科技有限公司 地址 518102 广东省深圳市宝安区西乡街 道臣田社区宝民二路东方雅苑2层B37 (72)发明人 王纯亮 张超 赵清华 毛益进 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人 赵囡囡 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/11(2017.01) G06T 7/136(2017.01) (54)发明名称 血管图像的自动水平集分割方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种血管图像的自动水平集 分割方法及装置。其中，该方法包括：获取初始血 管模型，其中，初始血管模型是基于初始血管模 型对应的血管的中心线和半径函数确定的，半径 函数用于描述血管区域；在局部流明统计模型的 基础上，对初始血管模型进行水平集分割，得到 分割后的血管模型，其中，局部流明统计模型包 括血管沿中心线上的横截面的流明阈值。本发明 解决了相关技术中采用传统全局阈值水平集无 法实现冠状动脉血管进行精准建模的技术问题。权利要求书2页 说明书13页 附图6页CN 110223271 A 2019.09.10 C N 110223271 A
权 利 要 求 书1/2页CN 110223271 A 1.一种血管图像的自动水平集分割方法，其特征在于，包括： 获取初始血管模型，其中，所述初始血管模型是基于所述初始血管模型对应的血管的中心线和半径函数确定的，所述半径函数用于描述血管区域； 在局部流明统计模型的基础上，对所述初始血管模型进行水平集分割，得到分割后的血管模型，其中，所述局部流明统计模型包括所述血管沿中心线上的横截面的流明阈值。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在局部流明统计模型的基础上，对所述初始血管模型进行水平集分割之后，还包括： 利用分割后的血管模型对所述中心线和所述半径函数进行修正，以得到修正后的初始血管模型，直至所述中心线和所述半径函数满足第一预定条件； 利用分割后的血管模型对所述局部流明统计模型进行修正，以对所述局部流明统计模型的流明阈值进行修正，直到所述局部流明统计模型满足第二预定条件； 在修正后的局部流明统计模型的基础上，基于水平集分割方式对修正后的初始血管模型进行水平集分割。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述初始血管模型包括： 获取所述初始血管模型对应的血管图像； 对所述血管图像进行预处理，得到初始血管模型； 其中，对所述血管图像进行预处理，得到初始血管模型包括： 生成所述血管图像对应的血管的初始中心线，同时建立所述血管图像对应的血管的初始半径函数； 基于所述初始中心线以及所述初始半径函数进行建模，得到所述初始血管模型。 4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在局部流明统计模型的基础上，对所述初始血管模型进行水平集分割包括： 在所述局部流明统计模型的基础上，确定所述初始血管模型对应的血管沿中心线的多个横截面中每个横截面处所述水平集分割方式的分割阈值，其中，所述分割阈值包括：上限阈值和下限阈值； 利用所述分割阈值对所述初始血管模型进行分割。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述局部流明统计模型的基础上，确定所述初始血管模型对应的血管沿中心线的多个横截面中每个横截面处所述水平集分割方式的分割阈值包括： 通过第一公式确定所述多个横截面中每个横截面的分割阈值的上限阈值，其中，所述第一公式为：T upper＝μ+p upper*ρ，T upper表示所述分割阈值中的上限阈值，μ表示所述多个横截面中每个横截面的平均流明值，p upper表示所述上限阈值的百分比，ρ表示所述多个横截面中每个横截面的流明值标准差；以及， 通过第二公式确定所述多个横截面中每个横截面的分割阈值的下限阈值，其中，所述第二公式为：T lower＝μ-p lower*ρ，T lower表示所述分割阈值中的上限阈值，μ表示所述多个横截面中每个横截面的平均流明值，p upper表示所述下限阈值的百分比，ρ表示所述多个横截面中每个横截面的流明值标准差。 6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在对所述血管图像进行预处理，得到初始血管模型之前，还包括： 2
图像分割技术与MATLAB仿真知识讲解
图像分割技术与M A T L A B仿真
中南民族大学 毕业论文(设计) 学院: 计算机科学学院 专业: 自动化年级:2012 题目: 图像分割技术与MATLAB仿真 学生姓名: 高宇成学号:2012213353 指导教师姓名: 王黎职称: 讲师 2012年5月10日
中南民族大学本科毕业论文（设计）原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：年月日
目录 摘要 0 Abstract 0 引言 (2) 1 图像分割技术 (3) 1.1 图像工程与图像分割 (3) 1.2 图像分割的方法分类 (4) 2 图像分割技术算法综述 (5) 2.1 基于阈值的图像分割技术 (5) 2.2边缘检测法 (6) 2.3 区域分割法 (8) 2.4 基于水平集的分割方法 (9) 2.5 分割算法对比表格 (9) 3基于水平集的图像分割 (11) 3.1 水平集方法简介 (11) 3.2 水平集方法在图像分割上的应用 (12) 3.3 仿真算法介绍 (13) 3.4 实验仿真及其结果 (14) 结论 (22) 致谢 (23) 参考文献 (23)
图像分割技术研究及MATLAB仿真 摘要：作为一项热门的计算机科学技术，图像分割技术已经在我们生活中越来越普及。顾名思义这项技术的目的就是，将目标图像从背景图像中分离出去。由于这些被分割的图像区域在某些属性上很相近，因此图像分割与模式识别以及图像压缩编码有着密不可分的关系。完成图像分割所采用的方法各式各样，所应用的原理也不同。但他们的最终目的都是把图像中性质相似的某些区域归为一类，把性质差异明显的不同区域分割开来。通常在分割完成之后，我们就要对某些特定区域进行分析、计算、评估等操作，因而分割质量的好坏直接影响到了下一步的图像处理[1]，因此图像分割是图像处理的一个关键步奏。图像分割技术在各个领域都有着及其重要的意义；在工业上有卫星遥感，工业过程控制监测等等；在医学方面，水平集的分割方法还可以通过医学成像帮助医生识别模糊的病变区域；在模式识别领域还可应用到指纹扫描、手写识别、车牌号识别等等。 本课题的研究内容是对图像分割技术的几种常用的方法进行综述和比较，并基于其中一种方法进行MATLAB仿真测试，给出性能分析比较结果。 关键字：图像分割，MATLAB仿真，模式识别 Image Segmentation and Matlab Simulation Abstract:Image segmentation is to image representation for the physically meaningful regional connectivity set, namely according to the prior knowledge of target and background, we on the image of target and background of labeling and localization, then separate the object from the
基于水平集的gac模型的图像分割报告
偏微分方程与图像处理(GAC的水平集方法)
实验二 GAC 的水平集方法 一 实验目的 采用GAC 模型的水平集方法检测图像中对象的轮廓，以便有效地进行分割。 二 原理分析 推广GAC 模型的水平集方法对应的PDE 为： u gc u g u gk u t ?=?+???+?? （3.31） 按照上式，曲线运动将受两种“力”的支配，第一种力来自于曲率几何形变—曲率运动（gc u gk u ?+?），不过它的强弱还要受到因子()g I ?的影响。 I ?为图象I(x,y)的梯度模值，函数g (r) 是可以是任何具有单调减性的函数。 因为图象梯度模值I ?在图象的边缘附近有较大值，从而使g(I ?)取极小的值，故在图象边缘附近，该作用力将会变的很小，因此有时将边缘函数()g I ?称之为边缘停止函数。常数c 的作用是加速曲线向内部收缩。 第二种力来自于g 的梯度(1,2)g αα?= ，它是一种不论当前C 的局部是在对象内部或外部，都能将曲线引向边界的“吸引力”。从而g u ??? 总是使曲线向着更接近于边界线的方向运 动，最终达到贴近对象边界的稳定状态。 由于这两种作用使曲线演化可最终达到紧靠轮廓这一稳定状态而不再继续演化。 采用单边迎风方案，根据（1.76）式的数值方案实现上式： 考虑到 0g >,0c > 可得： (1) () () {n n ij ij ij u u t g c +-=+?? () () () () max(1,0)min(1,0)max(2,0)min(2,0)x ij x ij y ij y ij D u D u D u D u αααα-+-+++++ (0) 2 (0) 212 [()()]}n ij ij x ij y ij g k D u D u ++ (2.1) 其中 () 2222 [(max(,0))(min(,0))(max(,0))(min(,0))] x ij x ij y ij y ij D u D u D u D u -+-+-? =+++ (2.3) ,1,1 (0) 2 i j i j x ij u u D u +--= 中心差分 (2.2)
基于水平集的牙齿CT图像分割技术
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/de13641236.html, 基于水平集的牙齿CT图像分割技术 作者：汪葛王远军 来源：《计算机应用》2016年第03期 摘要：牙齿的计算机断层扫描（CT）图像中存在边界模糊、相邻牙齿粘连等情况，且拓扑结构较为复杂，要实现准确的牙齿分割非常困难。对传统的牙齿CT图像分割方法，特别是近年来用于牙齿分割的水平集方法进行介绍，对其水平集函数中各能量项进行研究，并通过对比实验体现水平集方法的优越性。基于水平集的牙齿CT图像分割方法中水平集函数的能量项主要包括：竞争能量项、梯度能量项、形状约束能量项、全局先验灰度能量项、局部灰度能量项。实验结果表明基于混合模型的水平集方法分割效果最佳，切牙与磨牙分割准确率分别为88.92%和92.34%，相比自适应阈值和传统水平集方法，分割准确率总体提升10%以上。在综合利用图像信息和先验知识的基础上，通过对水平集函数中能量项进行优化和创新，有望进一步提高分割的准确率。 关键词：牙齿锥形束计算机断层扫描（CBCT）图像；图像分割；水平集；能量项；混合模型 中图分类号： TP391.413 文献标志码：A 0引言 近年来，人体组织器官的可视化技术已经成为计算机辅助诊断的重要工具。由于牙齿的计算机断层扫描（Computer Tomography， CT）图像同时包含了牙冠和牙根的解剖信息，为重建完整的牙齿模型提供了可靠数据。而牙齿的分割作为牙齿模型重建工作中的一个重要步骤，对牙齿分割方法的研究具有重要意义。 牙齿的形状和牙根的具体位置等信息对牙齿的正畸手术、种植手术、根管治疗等临床操作非常重要。通常手术前需 要对这些信息进行手动测量和获取，这个过程往往非常耗时，而且其准确性也不能达到非常高的要求。因此，通过获得牙齿的三维数字模型可以为口腔疾病的诊断和手术治疗方案的制定等提供完整的解剖信息，极大地提高诊断的准确性和手术的成功率。为了获得精确的三维信息，则必须要求对牙齿CT图像进行准确分割。目前基于水平集的图像分割算法已广泛应用于医学图像分割领域，这一类算法可以很好地解决外形复杂和拓扑结构变化剧烈的情况。本文主要针对水平集方法（Level Set Method， LSM）在牙齿CT图像分割应用中的研究进展进行综 述和讨论。 3结语
高空间分辨率遥感影像分割方法研究综述
高空间分辨率遥感影像分割方法研究综述 高空间分辨率遥感影像分割方法研究综述 刘建华毛政元 （福州大学,空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室，福建省空间信息工程研究中心，福州350002） 摘要:遥感影像分割是指把一幅影像划分为互不重叠的一组区域的过程，它要求得到的每个区域的内部具有某种一致性或相似性，而任意两个相邻的区域则不具有此种相似性。遥感影像分割是面向对象的遥感影像数据挖掘与应用中的一项关键技术,对于影像目标信息自动化提取与智能识别尤为重要，在面向对象的遥感影像处理工程中具有重要意义。本文对常见的高空间分辨率遥感影像分割方法与应用策略进行了分析，比较了各种分割方法的应用范围、优缺点及目前存在的改进措施。建立了面向对象的遥感影像分割方法的分类体系，最后指出了面向对象的遥感影像分割方法目前所存在的问题及应用前景。 关键词:高空间分辨率遥感影像影像分割方法应用策略进展 A Survey on High Spatial Resolution Remotely Sensed Imagery Segmentation Techniques and Application Strategy Liu Jian hua Mao zheng yuan (Fuzhou University, Spatial Information Research center, Fuzhou, 350002) Abstract: Remotely sensed imagery segmentation is a process of dividing an image into different regions such that each region is, but the union of any two adjacent regions is not, homogeneous. It is one of key techniques in the object-oriented remotely sensed imagery data mining and its application, also quite essential in remote sensing image processing engineering. In this paper, we have a rough survey on different methods of high spatial resolution remotely sensed imagery segmentation, categorizing them into four groups according to the gray or color information they are exploiting. The disadvantage of current methods and the proper progress which can be attained in the near future are pointed out at the end of this essay. Keywords: High Spatial Resolution Imagery, Segmentation methods, application strategy, advances and prospects 1 引言 高空间分辨率遥感影像(如GeoEye、WorldView、QuickBird、IKONOS等，本文简称高分影像)在诸多领域（地形图更新、地籍调查、城市规划、交通及道路设施、环境评价、精细农业、林业测量、军事目标识别和灾害评估等）得以广泛应用[1]。目前，影像信息提取自动化程度低是高分影像应用潜力得不到充分发挥的主要限制因素，是理论和应用研究中必须突破的瓶颈。 遥感影像分割是面向对象的遥感影像分析方法[2]的基础和关键，在遥感影像工程中处于影像处理与影像理解的中间环节，是面向对象的影像分析理论研究的突破口。按照一般的影像分割定义[3],分割出的影像对象区域需同时满足相似性和不连续性两个基本特性；其中相似性指该影像对象内的所有像元点都满足基于灰度、色彩、纹理等特征的某种相似性准则，不连续性是指影像对象的特征在区域边界处的不连续性。迄今为止,将计算机视觉领域的图像分割算法应用于图像分割过程中,已开展了较多的研究[4-7],并提出了大量的算法；但针对遥感影像尤其是高分影像的分割方法较少[8],仍不成熟。这是由于与其它类型图像的分割相比，高分影像分割难度更大,也更具挑战性。具体体现在高分影像其空间分辨率高、纹理信息丰富而光 基金项目: 国家重点基础研究发展计划项目（973）子课题“高空间分辨率遥感影像自适应数据挖掘方法研[2006CB708306]”，国家自然科学基金项目“基于场模型的自适应空间聚类方法研究[40871206]”。 作者简介: 刘建华，男，博士研究生,曾从事GIS与RS教学工作。目前主要研究方向为空间数据挖掘、遥感图像处理以及GIS与RS集成等。E-mail：sirc.liujh@https://www.sodocs.net/doc/de13641236.html,。
一种改进的高分辨率遥感影像分割方法
第35卷第3期 地球科学———中国地质大学学报 Vol.35 No.32010年5月 Earth Science —Journal of China University of G eosciences May 2010 doi :10.3799/dqkx.2010.050 基金项目:教育部新世纪优秀人才计划资助项目(No.NCET 20720772);国家重点“863”项目(No.2007AA120503). 作者简介:高伟(1980-),男,博士生,主要从事遥感数据处理与信息提取的科研和教学工作.E 2mail :cuggaowei @hot https://www.sodocs.net/doc/de13641236.html, 一种改进的高分辨率遥感影像分割方法 高 伟1,2,刘修国1,2,彭 攀1,2,陈启浩1,2 1.中国地质大学信息工程学院,湖北武汉430074 2.地理信息系统软件及其应用教育部工程中心,湖北武汉430074 摘要:分形网络演化算法是面向对象的遥感影像分类中比较成熟的一种构建对象的算法,但在分割效率上有待进一步提高, 而四叉树分割是一种高效的图像分割方法.提出了一种基于四叉树预分割的分形网络演化构建对象的方法.实验证明,该方法基本不影响影像分割的效果,而且提高了形成初始对象的效率,较大程度上提高了整体的分割效率.关键词:影像分割;分形网络演化;高空间分辨率;四叉树;地理信息系统.中图分类号:TP311 文章编号:1000-2383(2010)03-0421-05 收稿日期:2010-01-15 An Improved Method of High 2R esolution R emote Sense Image Segmentation GAO Wei 1,2,L IU Xiu 2guo 1,2,PEN G Pan 1,2,CH EN Qi 2hao 1,2 1.Facult y of I nf ormation Engineering ,China Uni versit y of Geosciences ,W uhan 430074,China 2.Engineering Research Center f or GIS S of t w are and A p plications ,Minist ry of Education ,W uhan 430074,China Abstract :Fractal net evolution approach (FN EA )is a relatively mature one among the object 2oriented image segmentation algo 2rithms ,but its efficiency is to be improved.Quad 2Tree segmentation is a kind of effective image segmentation method.In this paper ,an improved object oriented multi 2scale image segmentation method based on the quad 2tree pre 2segmentation and FN EA is introduced.The experiment shows that the effect of its segmentation result is almost the same as that of traditional FN EA method.Moreover ,It saves time. K ey w ords :image segmentation ;f ractal net evolution approach ;high 2nesolution remote sense ;quad 2tree ;geographic informa 2tion system (GIS ). 0 引言 近年来,以I KONOS 和Quick 2Bird 为代表的高空间分辨率遥感影像得到广泛应用(高伟,2006).高分辨率遥感影像具有丰富的空间信息,地物几何结构和纹理信息,便于认识地物目标的属性特征,如地物的图层值、形状、纹理、层次和专题属性,有助于提高地物定位和判读精度,使得在较小的空间尺度上观察地表细节变化,进行大比例尺遥感制图,以及监测人为活动对环境的影响成为可能.为土地利用、城市规划、环境监测等民用方面提供了更便利、更详细的数据源.高分辨率影像的广泛应用迫切要求人们对高分辨率遥感信息提取进行研究,以满足高分辨 率影像信息不断增长的应用和研究需要(Chen et al .,2009). 面向对象的高分辨率遥感影像的分类方法不仅利用地物的光谱信息,而且更多地利用几何信息和结构信息,可以结合其他空间知识和上下文信息来进行更为深入的分类,使得对高分辨率影像的分类更为合理和有效,这成为高分辨率影像信息提取的重要方法之一(Blaschke and Hay ,2001;陆关祥等,2002).在面向对象高分辨率影像的信息提取中,对遥感图像进行分割,形成具有一定特征相似性的影像区域,是实现从影像上进行地物目标计算机自动提取的第一步. 目前分形网络演化算法(Baatz and Schape ,
一种多尺度无监督遥感图像分割方法
一种多尺度无监督遥感图像分割方法 郭小卫,官小平 (北京东方泰坦科技有限公司,北京100083) 摘要:提出了一种多尺度无监督遥感图像分割方法。通过对多尺度图像数据在每个尺度上进行G auss 子集聚类,并将每个像素的邻域内的G auss 子集类别标记作为特征向量,利用Markov 四叉树模型进行二次聚类,从而实现无监督图像分割。与其他基于多尺度Markov 模型的无监督分割方法和传统动态聚类方法相比,该方法既无需假定每类的分布形式,又能较好地反映数据的概率结构。合成图像与SAR 图像的实验结果表明,该方法的分割精度接近于有监督的H 2MPM 和H 2SMAP 方法。 关键词:多尺度;四叉树;MPM (maximum posterior marginals );EM (expectation maximization )算法;无监督分割中图分类号:P237.3 文献标识码:A 文章编号:1000-3177(2006)88-0020-03 收稿日期:2006-04-06 作者简介:郭小卫,男(1971)～,博士,主要从事图像处理、模式识别和多尺度统计建模等方面的研究。 1 引 言 基于多尺度Markov 模型的图像分割方法[1～4],是近年来基于统计模型的图像分割方法的研究热点。多尺度 Markov 模型分割算法通常采用Bayes 估计。Bayes 估计的前 提条件是每类的概率密度已知。在无监督图像分割问题中,由于训练样本的类别未知,为估计每类的概率密度,需要假定每类的分布形式已知(通常假定每类服从G auss 分布或其他简单分布),从而,利用一些如EM (expectation 2maximiza 2 tion )、SEM (stochastic expectation 2maximization )或ICE (iter 2ative conditional estimation )等混合密度的估计方法,就可以 得到每类的分布参数。但在很多情况下,各类的分布可能无法用某种简单的分布形式来表示,甚至无法用参数化的方法来表示,因而也就不能应用这类方法来估计每类的概率密度。一种替代方法是将图像数据离散化,并应用EM 等算法来估计离散形式的混合分布。但直接对图像数据离散化一方面会造成分布参数过多,并带来计算量增加、EM 算法初始化困难等问题;另一方面,由于缺少足够的约束条件,导致离散形式混合密度的估计结果有很大的不确定性,典型的例子是在各类分布的交叠区,分布参数的估计严重甚至完全依赖于初值的选取。 针对此问题,本文提出一种基于Markov 四叉树模型的无监督图像分割方法。该方法通过对多尺度图像数据在每一尺度上进行G auss 子集聚类,并将聚类的结果(G auss 子集类标记)作为多尺度特征数据,进而应用Markov 四叉树模型和MPM (maximum posterior marginals )估计进行二次聚类,实现无监督图像分割。该方法无需假定每类的分布形式已知;与离散形式的多尺度Markov 模型方法相比,离散值的数目(G auss 子集数)通常很小,使得EM 算法的初值选择比较容易,并减小了参数估计的不确定性。 2 Markov 四叉树模型 本文采用的Markov 四叉树模型,其结构如图1所示。记树上的节点集为S ,根节点为r ,黑节点(隐节点)代表像素的未知类别,白节点(观测节点)代表像素值或像素的某种特征数据,在特定假设条件下[1,3],所有隐节点的集合与观测节点的集合构成一(隐)马尔可夫树。将该模型应用于图像分割,实际上就是根据观测值估计隐节点状态的问题。解决该问题的方法通常有两种,MAP 估计和MPM 估计,本文采用MPM 估计,其具体算法见文献[3] 。 图1 Markov 四叉树模型 要将上述模型应用于图像分割,需要首先估计模型参数。记πm =p (X r =m ),并对Πs ∈S (n ) ,记a m ,k ,n =p (X s =m |X s +=k ),f m ,n (l )=p (Y s =l |X s =m ),Markov 四叉 树模型参数可记为θ=(πm ,(a m ,k ,n )k =1…M ,n =0…N ,(f m ,n (l )) l ∈R ,n =0…N )m =1…M 。若假定转移概率和条件分布仅与尺 度有关,与具体节点无关,并进一步假定每类数据服从G auss 分布,此时,模型参数简化为θ=( πm ,(a m ,k ,n )k =1…M ,n =0…N ,(μm ,n ) n =0,…,N ,(∑m ,n )n =0,…,N )m =1…M 。利用EM 算法,可 得到θ的估计[7]。 3 基于Markov 四叉树模型的无监督分割 上述多尺度Markov 模型的无监督图像分割方法需要假定每类数据服从G auss 等简单分布形式,这种假定在很多情
遥感图像分割和ENVI软件介绍实习报告
遥感图像处理 实训指导书 单位：测绘学院测绘工程1102班 姓名：王文兵 学号：1110020213 指导教师：陈晓宁、黄远程、竞霞、席晶、史晓亮 测绘科学与技术学院
2013 年12 月 实习一遥感图像处理实训概述与ENVI软件介绍 一、实验内容： 随着遥感技术日新月异的发展，伴随近年来我国高分辨率传感器的发展，在地物识别方面取得了巨大的成就和进步。根据陕西省地理国情白皮书的内容，发现我省各城市城区面积呈连年扩大之势，本次实验利用ZY-3卫星获取的2012年7月28日西安地区的高分辨影像为主要的数据源，通过对图像的光谱、空间和纹理信息的分析，采用多尺度分析和面向对象的分析方法，运用遥感影像自动分类方法，包括SVM、knn算法实现城市地物高精度的分类为主要目标。 本次试验加强深入了解ENVI软件的基本操作步骤以及各部分功能的使用方法，并对ZY-3卫星获取的西安市高分辨率影像图加以剪切，即剪切生成图名为g042016的实验图区，其覆盖范围为108°56’15”~109°00’ 00”； 34°15’ 00”~34°17’ 30”；之后对图区地物进行简单描述。 二、实验目的： 1.深入了解ENVI软件的各部分功能以及基本操作步骤，加深理解，增强动手能力； 2.学会对所需图区进行符合要求的剪切操作； 3.学会在高分辨影像图上识别地物并做简单描述；
三、实验步骤： 1.打开ENVI软件，打开File--Open Image File ,加载正视影像图ZY3_01a_mynnavp_017139_20120728_113641_0007_SASMAC_CHN_sec_ rel_001_1208096324.tif； 2.进行所需图区的截取；打开Basic Tools--Resize data(Spatial/Spectral)，之后选中此图像进行截取； 3.单击Spatial Subset--map，之后在空格内输入所需图区的两个对角（左上和右下）经纬度坐标，即（108.9375,3 4.29）；（109,34.25），单击OK确定后点Choose并建立文件夹进行保存，截取图区操作完成； 4.重新加载正视影像图区g042016,肉眼对图像进行简单的地物判别描述； 四、实验结果： 1.截取的全色影像图区g042016结果：
遥感图像分析
0、遥感图像分析 遥感实际上是通过接收（包括主动接收和被动接收方式）探测目标物电磁辐射信息的强弱来表征的，它可以转化为图像的形式以相片或数字图像表现。多波段影像是用多波段遥感器对同一目标（或地区）一次同步摄影或扫描获得的若干幅波段不同的影像。 在遥感影像处理分析过程中，可供利用的影像特征包括：光谱特征、空间特征、极化特征和时间特性。在影像要素中，除色调/彩色与物体的波谱特征有直接的关系外，其余大多与物体的空间特征有关。像元的色调/彩色或波谱特征是最基本的影像要素，如果物体之间或物体与背景之间没有色调/彩色上的差异的话，他们的鉴别就无从说起。其次的影像要素有大小、形状和纹理，它们是构成某种物体或现象的元色调/彩色在空间（即影像）上分布的产物。物体的大小与影像比例尺密切相关；物体影像的形状是物体固有的属性；而纹理则是一组影像中的色调/彩色变化重复出现的产物，一般会给人以影像粗糙或平滑的视觉印象，在区分不同物体和现象时起重要作用。第三级影像要素包括图形、高度和阴影三者，图形往往是一些人工和自然现象所特有的影像特征。 1、遥感信息提取方法分类 常用的遥感信息提取的方法有两大类：一是目视解译，二是计算机信息提取。 1.1目视解译 目视解译是指利用图像的影像特征（色调或色彩，即波谱特征）和空间特征（形状、大小、阴影、纹理、图形、位置和布局），与多种非遥感信息资料（如地形图、各种专题图）组合，运用其相关规律，进行由此及彼、由表及里、去伪存真的综合分析和逻辑推理的思维过程。早期的目视解译多是纯人工在相片上解译，后来发展为人机交互方式，并应用一系列图像处理方法进行影像的增强，提高影像的视觉效果后在计算机屏幕上解译。 1）遥感影像目视解译原则 遥感影像目视解译的原则是先“宏观”后“微观”；先“整体”后“局部”；先“已知”后“未知”；先“易”后“难”等。一般判读顺序为，在中小比例尺像片上通常首先判读水系，确定水系的位置和流向，再根据水系确定分水岭的位置，区分流域范围，然后再判读大片农田的位置、居民点的分布和交通道路。在此基础上，再进行地质、地貌等专门要素的判读。 2）遥感影像目视解译方法 （1）总体观察 观察图像特征，分析图像对判读目的任务的可判读性和各判读目标间的内在联系。观察各种直接判读标志在图像上的反映，从而可以把图像分成大类别以及其他易于识别的地面特
遥感数字图像处理-要点_百度文库
遥感数字图像处理-要点 1．概论 遥感、遥感过程 遥感图像、遥感数字图像、遥感图像的数据量 遥感图像的数字化、采样和量化 通用遥感数据格式（BSQ、BIL、BIP） 遥感图像的模型：多光谱空间 遥感图像的信息内容： 遥感数字图像处理、遥感数字图像处理的内容 遥感图像的获取方式主要有哪几种? 如何估计一幅遥感图像的存储空间大小? 遥感图像的信息内容包括哪几个方面？ 多光谱空间中，像元点的坐标值的含义是什么？ 与通用图像处理技术比较，遥感数字图像处理有何特点？遥感数字图像处理包括那几个环节？各环节的处理目的是什么？ 2.遥感图像的统计特征 2.1图像空间的统计量 灰度直方图：概念、类型、性质、应用 最大值、最小值、均值、方差的意义 2.2多光谱空间的统计特征 均值向量、协方差矩阵、相关系数、相关矩阵的概念及意义波段散点图概念及分析 主要遥感图像的统计特征量的意义 两个重要的图像分析工具：直方图、散点图 3.遥感数字图像增强处理 图像增强：概念、方法 空间域增强、频率域增强 3.1辐射增强：概念、实现原理 直方图修正，线性变换、分段线性变换算法原理 直方图均衡化、直方图匹配的应用 3.2空间增强 邻域、邻域运算、模板、模板运算 空间增强的概念 平滑（均值滤波、中值滤波）原理、特点、应用 锐化、边缘增强概念
方向模板、罗伯特算子、索伯尔算子、拉普拉斯算子的算法和特点? 计算图像经过下列操作后，其中心象元的值： – 3×3中值滤波 –采用3×3平滑图像的减平滑边缘增强 –域值为2的3×1平滑模板 – Sobel边缘检测 – Roberts边缘检测 –模板 3.3频率域处理 高频和低频的意义 图像的傅里叶频谱 频率域增强的一般过程 频率域低通滤波 频率域高通滤波 同态滤波的应用 3.4彩色增强 彩色影像的类型：真彩色、假彩色、伪彩色