林木幼苗根系CT序列图像分割

图像分割技术一直都是图像处理中的难题,原位根系CT图像的分割结果影响后续的三维重建工作,选取合适的分割算法十分关键.通过对根系CT图像分割算法以及根系CT图像特点的的研究,选择阈值分割、区域生长和FCM聚类的方法对序列图像进行分割,并将区域生长方法进行优化,减少分割时计算的步骤,同时改进f cm聚类方法,将空间信息融入到FCM目标函数中.结果表明,阈值法仅对序列初始的简单图像处理效果理想,改进的区域生长法对分割目标连续的图像分割效果好,分割速度达到0.6s.而改进的FCM虽然需要花费23 s的时间,但对不连续的分割目标分割效果明显.三种方法均体现出分割的准确度,后两者能有效提升分割的效率.适当选取以上三种分割方法,即可快速准确的完成林木幼苗CT序列图像的分割.     

基于AOS的扩展C-V模型及背景填充耦合的单板节子缺陷识别

分析木材单板节子缺陷图像的特点,提出一种基于AOS的扩展C-V模型及背景填充耦合的单板节子缺陷识别算法。首先,对Chan-Vese提出的基于Mumford-Shah模型的水平集图像分割算法进行改进,使分割速度得到提高;其次,用AOS算法改进原模型的差分格式,使得差分格式无条件稳定;最后,结合背景填充技术,使得到的新图像缩减了目标与背景间的特征差别。通过对比试验,表明该分割方法能够快速识别单板单个节子缺陷,充分说明该耦合方法比Chan-Vese方法及其改进方法有更好的分割效果。通过用多水平集作为初始轮廓演化曲线,结果表明该方法也可快速实现对单板多节子缺陷图像的识别,实现对单板节子图像的多目标分割。     

彩色树木图像分割算法的研究

树木图像分割是将树木与其周围景物分离的技术,是虚拟现实和计算机仿真等学科在林业应用的核心技术,也是机器视觉领域的重要研究方向,拓宽了计算机技术在林业中的应用。本项研究基于树木图像形状复杂的特点,设计并实现了一种结合C-V模型水平集及形态学处理的彩色树木图像分割算法。运用改进的最小化能量函数作为水平集的演化曲线,可以更加自然地改变曲线拓扑结构,对含有分裂、合并、形成尖角等复杂形状的目标对象分割更为有效。如果再结合形态学后处理算法,将初次分割图像中非目标区的细密纹理和噪声剔除,可以快速准确地得到全局最优的图像分割效果。同时进行了与基于梯度变换的改进分水岭树木图像分割和基于灰度-梯度最大熵的树木图像分割算法的对比试验,试验表明,结合C-V模型水平集和形态学算法对树木图像分割效果更为有效。     

3种不同模型对木材表面缺陷图像分割算法的比较

木材表面缺陷会严重影响木材的质量和使用价值,因此对木材表面缺陷图像分割的研究有利于提高木材的利用率。本文分别对红皮云杉含有虫眼、活节、死节3种典型木材缺陷的图像采用改进的C-V模型、改进的GVF Snake模型和改进的GAC模型进行分割试验,对3种改进算法的复杂程度、分割时间、分割结果的完整性以及抗噪性进行对比和分析。结果表明,改进的GAC模型算法较为优越,其分割算法简单,运行时间短,缺陷分割效果较好,抗噪性强。而改进的C-V模型算法、改进的GVF Snake模型算法的分割效果和抗噪性最差,不宜作为3种木材表面缺陷图像的分割算法。     

基于图割算法的木材表面缺陷图像分割

木材表面缺陷分割的研究能够有效提高木材的利用率,节约现有木材资源,缓解森林资源短缺的压力。为了更好地对板材表面的节子和虫眼进行快速有效地分割,论述了基于图割算法的图像分割方法(Graph Cuts)及其改进方法(Grab Cuts)的原理。针对传统Graph Cuts算法只能针对灰度图像进行分割、运行时参数的选择比较复杂,并且存在该算法效率和精度较低的缺陷,采用这两种方法分别对3种木材表面缺陷活节、虫眼和死节图像进行分割实验。为了验证Grab Cuts方法的适用性,用含有多个缺陷目标的木质板材图像做了图像分割验证。结果表明:缺陷图像的目标和背景的种子点选取直接影响Graph Cuts算法的分割结果,Graph Cuts算法的计算效率较低,分割时间较长,对相邻像素间的区分度较差,分割结果不理想。改进后的Grab Cut算法是迭代的Graph Cuts,该方法虽然在图像分割前也需要人工画定初始化矩形框,但操作相对简单,分割结果能够得到完整的闭合缺陷区域边界,且不受木材表面缺陷的类型、数量、尺寸和缺陷形状的影响,分割效果好,分割速度快,抗噪性强,对灰度图像和彩色图像都可使用。     

木材缺陷的阈值分割算法研究

阈值分割算法包括迭代阈值分割、最大方差阈值分割、最大熵阈值分割等,使用3种阈值分割算法进行木材缺陷图像分割,多次实验证明,最大方差阈值分割算法的分割效果最好.在此基础上,对最大方差阈值分割算法进行增强,调整灰度级,增大目标和背景区域的对比度.实验表明,该方法可以明显改善最大方差阈值分割的分割效果.     

基于Gabor变换的纹理图像分割算法及应用

基于Gabor小波的多尺度、多方向性,结合模极值特征提取方法和聚类算法提出一种新的纹理图像分割算法,并将算法应用到竹材横端面的识别中。二维Gabor小波可以在空域、频域和方向上获得最佳的分辨率,利用其对纹理图像进行分解,提取图像模极值纹理特征,用聚类算法对纹理图像进行分割。实验结果表明,提出的方法对合成纹理图像有理想的分割效果,并能够很好地对自然纹理图像进行分割。算法在竹材横端面的分割识别中,取得了很好的效果。     

人造板表面缺陷检测图像自适应快速阈值分割算法

【目的】提出一种自适应快速阈值图像分割算法,为人造板表面缺陷在线检测提供支持。【方法】首先将整幅图像划分成若干子区域,通过计算子区域的方差对缺陷进行定位,提取出缺陷所在区域,只对缺陷区域进行图像分割,解决小面积目标难以准确分割的问题。然后对缺陷区域的一维灰度直方图进行处理,直方图平滑后去除掉不显著波峰,根据处理后保留的主要波峰数量和位置自适应地确定分割阈值个数以及每个阈值的分割区间,实现当图像中出现多种类型缺陷时算法自动确定分割阈值个数。最后,通过分析Otsu算法,将阈值穷举搜索改进为条件搜索并限定搜索方向,在每个分割区间内使用改进的Otsu算法对阈值进行搜索,提高搜索速度。【结果】对板面存在油污、大刨花、胶斑、杂物、松软5种类型缺陷的人造板表面图像进行分割,在板面缺陷数量、类型不固定的情况下,算法可以自适应地确定分割阈值个数,在15 ms内将各种类型缺陷从人造板表面图像中分割出来,平均分割准确率达97%。【结论】自适应快速阈值分割算法能够快速、准确将缺陷从人造板表面图像中分离出来,在执行速度和分割效果上均满足在线缺陷检测系统的要求,可为人造板表面缺陷在线检测提供新思路。     

基于改进的NCSPSO优化SVM的木材缺陷图像分割

针对木材缺陷图像,采用基于小生境和交叉算子的粒子群算法（NCSPSO）优化支持向量机（SVM）进行图像分割,提取木材缺陷分割图。主要对NCSPSO算法进行改进,寻找最优惩罚系数C和高斯核函数中的参数,然后采用SVM方法对训练样本进行综合训练,以建立最佳分类模型,并对木材缺陷图像分割测试。与模拟退火法（SA）及原NCSPSO算法进行对比实验,从而验证改进NCSPSO算法的优越性。     

基于神经网络的卫星影像与航拍实景影像自适应颜色分割方法研究

针对智能区分系统中的实景图像真彩色的自动检测问题,研究了基于神经网络的实景影像自适应颜色分割方法。提取了图像中的所有像素进行灰度归一化,然后计算出像素矢量矩阵,利用像素矢量进行概率神经网络(PNN)的训练,通过训练后的神经网络进行图像自适应二值化阈值颜色分割,主要分割红,黄,蓝3种颜色。实验结果表明:自适应图像分割方法比固定阈值分割方法在图像分割效果上有显著的改善。     

基于遗传算法的超细木粉图像分割研究

图像分割技术能够将木粉图像与背景区分出来,获得清晰精确的木粉轮廓,其效果的好坏直接影响到最终木粉尺寸的检测结果。本文介绍了模拟自然界生物进化过程而形成的遗传算法,在经过初始化种群、计算适应度值、精英选择、交叉等一系列步骤后,对超细木粉图像进行分割;采用Canny算法求取图像边缘,最终获得清晰的木粉轮廓图像,为后续的木粉大小、目数检测提供了必要的技术支持。     

基于FCM和分水岭算法的无人机影像中林分因子提取

【目的】研究高精度小型无人机获取林分调查因子方法,将林分调查因子在低空无人机影像上识别并提取出来,获取树高、冠径等测树因子,建立林分因子测量方法,实现经济、高效、快捷、精准的森林资源调查和监测,及时掌握森林资源及相关林分因子的时空变化特征。【方法】以东北林业大学城市林业示范基地樟子松人工林为研究对象,以多旋翼无人机影像为数据源,基于FCM聚类算法和分水岭分割算法以及形态学运算、阈值分割、图像平滑、灰度化、二值化等一系列数字图像处理技术,提取樟子松人工林林分因子。FCM聚类算法和阈值分割法用于提取树梢标记图像,分水岭分割算法对树梢标记图像进行迭代处理从而获得单木树冠分割图像,根据单木树冠分割结果提取单木特征进而计算各林分因子值。【结果】在林地提取中,根据影像的颜色特征绿度分割成功地将林地部分与非林地部分分离开来,确定单木树冠分割范围。在单木树冠分割中,阈值分割法和FCM聚类算法均可有效将树梢标记从林地图像中提取出来;将基于标记的分水岭分割算法用于单木树冠分割取得较好效果,大多数单木树冠被单独分割出来,但某些区域仍然存在一定的欠分割或过分割问题。在林分因子提取中,提取的林分因子包括林分郁闭度、林地面积、立木株数和平均冠幅,其中林分郁闭度的测量精度为96.67%,林地面积的测量精度为81.23%,立木株数和平均冠幅的测量精度与单木树冠分割中的树梢提取方法(阈值分割法和FCM聚类算法)及分水岭分割中的2个参数(形态学腐蚀的结构元素大小和中值滤波的窗口大小)有关。针对2种树梢提取方法,分别进行参数组合试验,结果显示2种树梢提取方法使用适当参数组合所得各林分因子测量精度均在80%以上,平均测量精度均在90%以上,其中阈值分割法的最高平均测量精度为94.49%,FCM聚类算法的最高平均测量精度为93.17%。【结论】利用无人机拍摄的人工林影像进行森林资源调查,将先进的计算机科学技术和无人机技术应用到林业领域中,可有效提高森林资源调查的效率和精度。本研究提出的林分因子提取方法适用于高郁闭度林分,测量精度满足实际需求。     

基于模糊聚类分析的木材缺陷CT图像分割

为了提高木材的利用率,在木材加工之前对木材缺陷CT图像进行分割,将节子和空洞等缺陷分割出来,通过观察缺陷的位置便于工人师傅下锯。利用计算机断层扫描（CT）技术获取木材缺陷图像,将数字图像处理技术与模糊聚类算法相结合,在标准的模糊C均值算法的基础上改进,采用半模糊聚类的分析方法对木材缺陷图像进行分割检测。实验结果表明：基于半模糊聚类的图像检测方法在木材图像检测上取得了较好的效果,缺陷边缘处很平滑,细节保留完整,更多的保留了边缘上的信息。从而证明了半模糊聚类分析法在木材缺陷CT图像处理方面具有可行性。     

基于遗传算法的强化木地板表面缺陷的图像分割

强化木地板表面质量的图像检测技术在我国尚属空白.本文将遗传算法应用于强化木地板表面缺陷的图像分割,利用最大熵准则作为算法的适应度函数.实验表明,该算法可较准确地分割出强化木地板的表面缺陷,是一种有效的图像分割方法.     

基于k-mean聚类与灰度梯度最大熵的树木图像分割

提出一种基于k-mean聚类与灰度-梯度最大熵的树木图像分割算法,将要处理的树木彩色图像在RGB颜色空间下进行基k-mean聚类,通过选取合适的类参数实现初分割.由于灰度-梯度空间清晰地描绘图像中各个像素点的灰度、梯度的分布规律及图像目标与背景之间的边缘情况,采用灰度-梯度最大熵算法进行精分割,结合形态学后处理提取图像边缘最终将获得更理想的独立目标图像.与二维最大熵分割方法比较的实验结果表明,灰度-梯度最大熵算法提高了树木图像分割的准确度.     

基于HSI空间的形态学单板缺陷检测

单板材料在发展中国家的应用日趋广泛,优质的单板可用于模板,胶合板,贴面板等人造版的面板.为了检测并提取单板图像中的缺陷,提高单板质量,基于数学形态学,本文提出一种复合型的彩色图像边缘检测方法.在传统形态学算法的基础上,一是利用开闭运算的迭代提高了抗噪能力;二是利用双结构元分别对H、S、I三个分量进行形态学处理而后融合.与传统算法Canny和Sobel进行比较,结果表明该算法增强了图像分割的精确性和完整性,能够有效提高单板等级.     

SPOT 5 图像融合算法研究

对SPOT 5 图像光谱特征进行分析,与同类别的图像特点进行对比,对常用的融合方法得到的图像特点进行分析,说明其优劣势.以BROVEY算法为基础,对SPOT 5 图像假彩色融合进行试验,分析基本算法的特点及图像效果.针对植被层次不丰富、山区阴影呈蓝色的不足,提出了2种改进的融合算法,并对其原理进行说明,对融合后图像的特点作了客观分析.     

改进的区域生长算法在彩色年轮图像分割中的应用

提出了一种基于分水岭算法和区域生长算法相结合的彩色年轮图像分割算法,首先采用分水岭算法检测边缘,得到彩色年轮图像的大致区域分布,然后结合区域颜色和空间信息自动获得种子点,实现区域生长。分割结果表明,该方法能够更加快速地获得清晰的年轮边缘。