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使用简单线性迭代聚类(SLIC)算法对遥感影像进行超像素分割时,存在运行时间长与边缘贴合度差的问题,因此,提出了一种基于改进SLIC的遥感图像超像素分割算法。首先,改进了初始种子点的初始化方式,消除了随机分配造成的影响;其次,在每次迭代后引入滤波操作,去除超像素内与聚类中心在颜色空间上差异较大的像素点,用剩余的像素点更新聚类中心;最后,用改进的均值计算公式进行迭代以实现超像素分割。在Python环境下的实验结果表明,在超像素个数相同的情况下,相比经典的SLIC算法,本算法在相同数据集中的分割误差率降低了7.4%、分割精度提高了1.4%,可在有效提高边缘轮廓贴合度的同时降低算法的计算复杂度。
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第
卷
第
期
激 光 与 光 电 子 学 进 展
年
月
基于改进简单线性迭代聚类算法的遥感影像
超像素分割
任 欣 磊
王 阳 萍
兰州交通大学电子与信息工程学院
甘肃
兰州
兰州交通大学计算机科学与技术国家级实验教学示范中心
甘肃
兰州
甘肃省人工智能与图形图像处理工程研究中心
甘肃
兰州
甘肃省轨道交通装备系统动力学与可靠性重点实验室
甘肃
兰州
摘要
使用简单线性迭代聚类
算 法对 遥感 影 像进 行超 像 素分 割时
存 在运 行 时 间 长与 边 缘 贴 合度 差 的 问
题
因此
提出了一种基于改进
的遥感图像超像素分割算法
首先
改进了初始种子点的初 始化 方式
消除 了
随机分配造成的影响
其次
在每次迭代后引入滤波操作
去除超像素内与聚类中心 在颜 色空间 上差 异较大 的像 素
点
用剩余的像素点更新聚类中心
最后
用改 进的 均 值计 算公 式 进行 迭代 以 实现 超像 素 分割
在
环 境下
的实验结果表明
在超像素个数相同的情况下
相比经典的
算法
本算 法 在相 同数 据 集中 的分 割 误差 率降 低
了
分割精度提高了
可在有效提高边缘轮廓贴合度的同时降低算法的计算复杂度
关键词
图像处理
遥感影像
超像素分割
简单线性迭代聚类算法
中图分类号
文献标志码
doi
:
/
收稿日期
修回日期
录用日期
基金项 目
国 家 自 然 科 学 基 金
甘 肃 省 科 技 计 划
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 科 技 计 划
甘肃省教育厅科技项目
E-mail
Su
p
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Se
g
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Remote
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Based
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Lanzhou
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Abstract
激 光 与 光 电 子 学 进 展
Ke
y
words
OCIS
codes
引
言
遥感图像的超像素分割是视觉感知意义上的像
素分组
也 是 进 一 步 获 取 图 像 分 析 基 本 元 素 的 过
程
超像素分割算法能将影像内同质
颜 色 特 征
相似
的像素分为相同 区域以显 著 减少图像 基 元的
数量
有利于后续算 法 进行局部 特 征提取和 简 化运
算
近年来
超像 素 分割已经 成 为图像处 理 领 域
的研究 重 点
被 广 泛 应 用 于 图 像 分 割
目 标 识
别
三维
重 建
等 领 域
目 前
超 像 素 分 割
算法可分为三类
基于聚类的超像素分割算法
基于
梯度的超像 素 分 割 算 法 与 基 于 图 论 的 超 像 素 分 割
算法
基于聚类的超 像 素 分 割 算 法 中
算
法
沿着密度升高的方向寻找属于同一个类簇中的
像素点
通过迭代划分出超像素区域
且轮廓贴合度
较高
基于密度空间聚类的超像素分割算法
分为
聚类和合并两个步 骤
先用颜色 和 几何限制 对 像素
进行聚类
得到初始的超像素
再通过测量颜色和空
间信息合并初始的 小超像素
同时通过 改 变搜索区
域的大小和形状形成菱形网格
该算法的抗噪能力
强
但参数较多
简单线性迭 代聚类
算法
是基于
聚类的 超像素算法
该算法的 时
间复杂度较低且分 割结果的 边 缘贴合度 较 高
但初
始聚类中心对噪 声 较敏感
设置参数 较 多
为了减
少
算法 的 参 数
等
提 出 了 简 单 线
性迭代 聚 类 零 参 数
算 法
该 算 法 是 基 于
算法提出的自适应调节参数算法
但超像素边
缘的贴合 度不高
基于模糊数 学理论
等
提
出了模糊
算法
将 像 素 分 为 不 同 重 叠 次 数 的
区域
利用 模 糊 聚 类 算 法 计 算
个 区 域 像 素 的 隶
属度并划分 像素类别
该 算 法 的 抗 噪 能 力 强
但 运
算时间较长
基于梯度的超像素分割算法 中
分水岭算法
将图像视为形态学 地貌
从山谷沿 梯 度升高的 方 向
寻找局部极小值对应的峰值
确定超像素的轮廓线
但该算法对噪声 敏 感
容易产生 过 分割现象
通常
采用梯度重建抑制过分割
但在抑制过分割的同时
会降 低 分 割 结 果 的 轮 廓 贴 合 度
算法
通过均匀分布的种子点膨胀 形成超像素
是
一种基于几何流的 水平集方 法
该算法的 计 算复杂
度低
但轮廓贴 合 度 较 差
等
提 出 了 一 种
基于微分演化 的差分进 化 超像素
算 法
设 计
了一个聚合超像素 内误差
边界梯度 和 正则化项 的
综合目标函数
以模 拟 自然演化 过 程不断进 化 的超
像素区域
并进一步优化目标函数中的全局分割
寻
找全局 最 优 解
实 现 了 较 高 的 边 界 贴 合 度
等
提出了基 于自适应 非 局部随机 游 走
模型的超像素分割算法
首先基于梯度生成种子点
形成初始超像素
再通过调 整 非局部随 机 游走调整
初始超像素
最后合并 小 区域
该算法对 弱 边缘的
检测效果较好
但计算复杂度较高
鲁荣荣等
充
分利用了有序点云 的特点
将自顶向 下 以及自底 向
上的分割策略相结 合
根据三维 点 云的空间 位 置和
法向量快速提取平 面点集
然后将提 取 的平面点 集
对应的图像坐标映 射为二值 图 像
通过连通 区 域分
析将其分割为多个连通的平面区域
基于 图 论 的 超 像 素 分 割 算 法 中
算法
将图像中的像素点视为 图像的节点
利
用图像的亮度和纹理信息进行迭代分割
但该算法
的计算复杂度较高
且分割结果的轮廓贴合度较差
等
提出的
算法通过引
入图像的拓扑信息
在垂直和 水 平方向分 别 进行二
分搜索
得到最优路径和规范网格
但该算法的分割
质量对输入的边界图依赖较大
等
提出了基
于熵率的超像 素分割
算法
进一步优 化 了 分
割结果
并通过引入 图 像的随机 游 走熵率和 平 衡项
构造了一种新型目 标函数
不仅可以 形 成紧凑且 尺
寸相似的超像素
还可以自动调整超像素的个数
使
分割结果的轮廓贴合度较高
石 跃 祥 等
提 出 了
一种基于最优
图像搜索和局部加权
样条变
换的全自动非刚性分层配准感兴趣区域
分割
算法
算法简单高效
是超像素分割算法中应用
最广泛的一种
但该 算 法在迭代 后 形成的超 像 素中
部分像素与聚类中 心的相似 度 较低
用超像素 内 全
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weixin_38665122
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