用于图像分割的简化PCNN参数自动设置的新方法

图像分割是计算机视觉和图像处理领域的一个重要研究课题，其目的是将图像划分成具有相同属性的多个部分，这些部分通常对应于图像中的不同物体或区域。图像分割技术广泛应用于医学成像、自动驾驶、视频监控和遥感图像分析等领域。 脉冲耦合神经网络（Pulse-Coupled Neural Network, PCNN）是一种模仿生物视觉皮层动态同步特性的神经网络模型。PCNN的生物原型源于猫视觉皮层的同步动态特性，最初由Eckhorn等人提出。后来，Johnston等人对Eckhorn模型进行改良，形成更适合图像处理的PCNN模型。PCNN能够实现相邻具有相似输入的神经元同步脉冲发放，显示出在图像处理方面的巨大潜力。 然而，标准PCNN模型的计算复杂度较高，因此人们通常对其简化，以降低复杂性，同时保留视觉皮层的基本属性。简化PCNN（SPCNN）模型在图像分割应用中被广泛采用。然而，SPCNN模型的参数设置通常复杂且难以确定，因为需要大量的训练和尝试。本文提出了一种新的自动化参数设置方法，该方法能够成功地确定SPCNN中所有可调整的参数，而无需进行训练和试验。 研究者们通过推导出SPCNN中动态阈值和内部活动的通用公式，并基于这些通用公式推导出每个分段的子强度范围表达式。此外，本文通过从输入图像中提取标准差和最佳直方图阈值等信息，并试图建立神经元动态特性和每个输入图像静态特性之间的直接关系。 为了验证该方法的有效性和效率，研究者们使用了来自Berkeley Segmentation Dataset的真实灰度自然图像进行实验分割，而非合成图像。实验结果表明，该方法能够有效地实现图像分割，并且相较于其他方法具有明显的优势。 文中提到的关键词有：自动参数设置、动态特性、通用公式、图像分割、最佳直方图阈值、简化脉冲耦合神经网络、标准差、静态特性、子强度范围。这些关键词揭示了文章的核心内容和研究方向。 在图像分割的自动化参数设置过程中，动态特性指的是神经元在受到输入刺激后表现出的动态响应行为，这通常包括神经元的激活和去激活过程。通用公式则是描述这类动态行为的数学模型，它能够帮助我们理解和预测神经元在处理图像时的行为模式。 子强度范围的表达式是指根据图像的灰度级来定义每个图像区域的强度范围，这有助于区分图像中不同的物体或区域。而标准差和最佳直方图阈值则分别代表了图像的统计特性和亮度分布特性，它们能够辅助确定图像中不同区域的边界。 文章的引言部分指出，PCNN模型在图像处理领域具有显著的应用潜力，这得益于其能够使相邻具有相似输入的神经元同步脉冲发放的能力。PCNN模型经过Johnson等人改良后，更适合用于图像处理任务，而当前的趋势是将标准PCNN模型简化，以降低计算复杂度，同时保留其核心视觉皮层特性。这些信息为我们理解SPCNN的背景和研究意义提供了基础。 文章通过实验验证了所提出方法的有效性，实验使用了真实图像数据集进行测试，而非实验室中合成的图像。这样的测试数据选择更能反映算法在实际应用中的性能，因此具有较高的说服力。