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改进的otsu算法在多尺度图像分割中的应用研究

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改进的Otsu算法在多尺度图像分割中的应用研究

作者：胡兵中南大学

学位级别：硕士

数字图像处理的一个主要技术是图像分割,它一直是图像处理领域的研究热点之一;尺度是遥感图像最基本的特征,近年来许多学者对图像尺度理论的研究也越来越多。图像分割在固定尺度上往往会出现分割的精确性与易分割性的矛盾。由于遥感地... 详细信息

数字图像处理的一个主要技术是图像分割,它一直是图像处理领域的研究热点之一;尺度是遥感图像最基本的特征,近年来许多学者对图像尺度理论的研究也越来越多。图像分割在固定尺度上往往会出现分割的精确性与易分割性的矛盾。由于遥感地物是具有尺度特性的,所以将遥感图像多尺度理论应用于图像分割中,可以把精细尺度的精确性与粗糙尺度的易分割性有效的统一起来。本文以1m分辨率的IKONOS全色影像以及0.5m分辨率的Geoeye-1全色影像为例,通过多尺度理论与图像分割方法的结合,研究了新方法图像分割性能。具体的研究内容和研究成果如下：（1）介绍了一种层次映射多分辨率模型,该模型采用局部平均法实现高分辨率图像向低分辨率方向的尺度扩展;建立了一种根据父子间像素距离确定其映射关系的方法,实现低分辨率下的图像分割结果向高分辨率方向映射,得到对应于原始分辨率的图像分割结果。（2）介绍了最优尺度选择的几种方法：经典的局部方差法与变异函数法;提出了一种基于信息熵的遥感图像最优尺度选择方法。本文采用平均局部方差法计算适合表达实验一图像数据的最优尺度是分辨率为4m时的图像;采用基于信息熵的方法计算出适合表达实验二的图像目标的最优尺度是分辨率为1m时的图像。（3）将尺度理论应用于图像分割中,提出一种基于最优尺度影像的改进otsu图像分割算法。首先针对传统的otsu算法存在阈值偏移的缺点,提出了一种综合考虑均值与方差函数的改进otsu算法,同时引入otsu递归分割算法,通过两组实验,并采用两种图像分割质量评价标准——区域一致性、区域对比度,证明新方法比原方法分割效果更好。最后,采用层次映射多分辨率模型得到对应于原始分辨率的图像分割结果。

关键词：多尺度分析尺度选择图像分割改进otsu 质量评价

改进的otsu法在电梯门ROI提取中的应用

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计算技术与自动化 2019年第1期38卷 167-172页

作者：支新鑫孙晓艳张立材西安建筑科技大学信息与控制工程学院

针对传统电梯门安全保护方式的不足,开展了以阈值分割算法为核心的电梯门图像处理的研究。针对传统otsu算法在目标区域具有低熵特点且背景区域较大的情况下无法得到理想分割阈值的问题,提出了一种基于波谷混合加权因子的全阈值分割算法... 详细信息

针对传统电梯门安全保护方式的不足,开展了以阈值分割算法为核心的电梯门图像处理的研究。针对传统otsu算法在目标区域具有低熵特点且背景区域较大的情况下无法得到理想分割阈值的问题,提出了一种基于波谷混合加权因子的全阈值分割算法,使得分割阈值处于电梯门灰度直方图谷底附近且更接近电梯门ROI(Region Of Interest,ROI)。同时结合电梯门图像特征缩小了算法的搜索范围。实验仿真表明,改进的算法相比于传统otsu法和其他改进算法在电梯门图像的分割结果中,目标区域更接近于电梯门ROI,运算效率在同等仿真环境下提高2至6倍。

关键词：图像分割图像熵邻域频率信息波谷加权改进otsu

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结构化道路车道线的鲁棒检测与跟踪

光电子．激光 2010年第12期21卷 1834-1838页

作者：刘献如蔡自兴中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083

针对智能车在视觉导航过程中车道线检测的鲁棒性和实时性问题,提出一种适用于结构化道路的车道线鲁棒检测与跟踪方法。首先,简化的Sobel算子提取车道线边缘图像,将边缘图像与改进的otsu方法得到的车道线分割图像进行融合,实现对车道线... 详细信息

针对智能车在视觉导航过程中车道线检测的鲁棒性和实时性问题,提出一种适用于结构化道路的车道线鲁棒检测与跟踪方法。首先,简化的Sobel算子提取车道线边缘图像,将边缘图像与改进的otsu方法得到的车道线分割图像进行融合,实现对车道线标记点的鲁棒检测;然后,采用迭代最小二乘方法拟合车道线标记点并去除干扰点,并根据拟合参数建立车道线模型;最后,引入尺度无迹卡尔曼滤波(SUKF)对车道线进行跟踪。通过对多段实地采集的视频进行了仿真实验,结果表明,该方法对于高速公路车道线的检测率可达到99%,并具有较好实时性能;对于受损和弄污的城市道路车道线也体现出较好的鲁棒性和时间性能。

关键词：车道线检测改进otsu 车道线跟踪尺度无迹卡尔曼滤波(SUKF) 智能车

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基于单目视觉的机械臂灯具清洗定位系统

电子测量与仪器学报 2022年第2期36卷 114-121页

作者：董慧芬严力孙浩远中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

在机场嵌入式助航灯具自动清洗过程中,为了取得灯具发光口中心和机械臂的相对位置实现机械臂精准定位,设计了基于单目视觉的机械臂灯具清洗定位系统。首先,采用D-H法建立机械臂运动学模型;然后,根据夜间灯具发光的强逆光性以及环境干扰... 详细信息

在机场嵌入式助航灯具自动清洗过程中,为了取得灯具发光口中心和机械臂的相对位置实现机械臂精准定位,设计了基于单目视觉的机械臂灯具清洗定位系统。首先,采用D-H法建立机械臂运动学模型;然后,根据夜间灯具发光的强逆光性以及环境干扰,提出一种优化阈值准则和缩小阈值搜索范围的改进otsu算法对图像进行分割,再利用质心法提取灯具发光口中心位置;最后,在夜间条件下,进行实验分析并对定位误差采用最小二乘法进行补偿。实验结果表明,所设计的机械臂灯具清洗定位系统速度快、精度高,与传统otsu算法和改进的随机霍夫变换算法相比,定位精度分别提高72.5%和55.5%,且平均定位精度达到8.7 mm,满足灯具清洗要求。

关键词：单目视觉助航灯具改进otsu 质心定位误差补偿

基于LBV变换与多分辨率分析的水体提取研究

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测绘信息与工程 2011年第5期36卷 20-22,25页

作者：胡兵杨敏华刘璇中南大学地球科学与信息物理学院

给出了一种改进的otsu方法,采用LBV变换对TM数据进行处理,实现了B分量阈值的自动选取,以有效地提取水的精度,并引入小波多分辨率分析方法,进一步提高了自动提取水体的精度。

关键词： LBV变换改进otsu 小波分析阈值

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基于小波的改进边缘检测方法

计算机工程与设计 2020年第12期41卷 3485-3489页

作者：段红燕杨浩李世杰董中华兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

为改善传统二阶边缘检测算子在实际应用中的不足,提出一种基于小波的结合LoG和Canny算子的边缘检测方法。对图像进行小波变换增强,对高频系数拉伸,低频系数压缩,增强边缘信息;在LoG检测中,用双边滤波代替高斯滤波,在滤除噪声的同时,提... 详细信息

为改善传统二阶边缘检测算子在实际应用中的不足,提出一种基于小波的结合LoG和Canny算子的边缘检测方法。对图像进行小波变换增强,对高频系数拉伸,低频系数压缩,增强边缘信息;在LoG检测中,用双边滤波代替高斯滤波,在滤除噪声的同时,提高保边能力,在Canny检测中,用改进自适应中值滤波平滑图像,用改进的otsu计算图像的阈值;将两种边缘进行加权融合。实验结果表明,所提算法在提高边缘细节信息和去噪性能上具有很好的鲁棒性。

关键词：小波增强双边滤波自适应中值滤波改进otsu 融合

助航灯具串联清洗机构轨迹跟踪协同控制方法研究

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助航灯具串联清洗机构轨迹跟踪协同控制方法研究

作者：严力中国民航大学

学位级别：硕士

针对国内外助航灯具清洗机构存在半智能性、定位精度低、运动自由度受限、单次只能清洗同方向发光口等问题,研制一款以串联机械臂为载体的清洗装置,实现助航灯具发光口识别定位,以及清洗机构轨迹跟踪协同控制,完成高效智能清洗。首先,... 详细信息

针对国内外助航灯具清洗机构存在半智能性、定位精度低、运动自由度受限、单次只能清洗同方向发光口等问题,研制一款以串联机械臂为载体的清洗装置,实现助航灯具发光口识别定位,以及清洗机构轨迹跟踪协同控制,完成高效智能清洗。首先,由于助航灯具发光口尺寸较小,需高精度定位,设计以6自由度串联机械臂为载体的清洗装置,并在此基础上,建立串联清洗机构运动学模型,求出运动学正逆解,然后通过Matlab和Visual Studio验证了模型的正确性并求出最优解,同时分析其操作空间,为后续清洗轨迹及灯具定位奠定基础。其次,分析机械臂相关坐标系关系,利用六点标定以及手眼标定得到清洗喷枪末端坐标系和机械臂基坐标系以及像素坐标系和清洗喷枪末端坐标系之间的转换关系;再结合灯具实际发光情况,提出一种改进otsu图像分割算法,提取出发光口中心点像素坐标;最后搭建实验平台,通过与传统otsu算法和改进随机霍夫变换算法对比,定位精度分别提高72.5%和55.5%,证明了改进otsu算法的准确性。再次,根据实际工况,提出移动牵引平台和串联清洗机构协同运动策略,以提高整体清洗工作效率;再由清洗管道与串联清洗机构之间的约束,进行轨迹规划;然后在分析串联清洗机构动力学简化模型基础上,设计基于RBF神经网络的积分滑模轨迹跟踪控制算法,通过仿真实验验证轨迹跟踪算法的鲁棒性和准确性。最后,搭建基于6自由度串联机械臂的清洗装置硬件平台,设计上位机软件控制系统并分析其功能,再进行发光口清洗实验,证明了串联清洗装置运动学和动力学分析的正确性,以及轨迹跟踪算法的鲁棒性。

关键词：助航灯具串联清洗机构改进otsu 协同控制 RBF滑模轨迹跟踪

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基于复杂道路图像的车道线检测研究

基于复杂道路图像的车道线检测研究

作者：刘兴家河南工业大学

学位级别：硕士

随着科技的发展,机动车的数量也在不断的增加,每年都会有许多人在驾驶机动车的过程中由于驾驶不慎或者注意力不集中导致交通事故的发生。车道偏离预警技术可以有效的减少交通事故的发生,而适用于各种复杂路况的车道线检测技术是该系统... 详细信息

随着科技的发展,机动车的数量也在不断的增加,每年都会有许多人在驾驶机动车的过程中由于驾驶不慎或者注意力不集中导致交通事故的发生。车道偏离预警技术可以有效的减少交通事故的发生,而适用于各种复杂路况的车道线检测技术是该系统最为关键的部分,关系到该系统的成败。目前车道线检测技术仍然存在两方面的问题需要解决,一是当道路图像相对复杂时,如何提高车道线检测的鲁棒性,二是当鲁棒性达到系统的要求时,如何使算法的实时性也得到满足。针对以上两个问题,本论文提出了两种实时有效的车道线检测算法,对复杂道路图像进行预处理之后,考虑到复杂的道路图像使用单个阈值不能很好地分割车道线特征点和非特征点的问题,本文使用改进的otsu最优阈值和图像像素点坐标结合的算法,通过局部阈值提取出车道线特征点,经验证该算法在光照不均和路面有阴影的道路上有良好的提取效果;同时,根据车道线的固有线性特性,设计出几种符合车道线特征的Haar-like矩形特征用于训练弱分类器来检测车道线特征点,使用改进的Adaboost算法对设计的Haar-like矩形特征进行训练,将Haar-like弱学习算法加权组合为强学习算法。最后通过训练出来的带权值的判别函数对车道线特征点进行投票判断。由于通过改进的Adaboost算法提取的特征点有很多的误检点存在,算法加入了后续处理流程,有效的排除了强分类器的误检像素点。在车道线拟合阶段,针对不同形状的道路模型,本论文采用改进的Hough变换检测直线部分,然后通过弯道判断算法,检测是否采用弯道算法,使用加权值的双曲线模型检测车道弯曲部分,利用本文算法拟合的车道线更加的贴合实际的道路标志线。

关键词：车道线识别改进Adaboost 改进otsu 加权值双曲线

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基于图像处理的水中絮体识别方法研究

基于图像处理的水中絮体识别方法研究

作者：曾亮湖南大学

学位级别：硕士

随着社会的不断发展,人们对于生活用水的水质要求越来越高。混凝工艺是水厂处理中最重要的一环,它指的是在原水中添加混凝剂,经过充分地混合,形成不规则形态的絮体的过程。改进混凝工艺有助于提高水厂生产效率,也能更好地保障水质达标... 详细信息

随着社会的不断发展,人们对于生活用水的水质要求越来越高。混凝工艺是水厂处理中最重要的一环,它指的是在原水中添加混凝剂,经过充分地混合,形成不规则形态的絮体的过程。改进混凝工艺有助于提高水厂生产效率,也能更好地保障水质达标。目前大多数水厂采用的混凝检测技术都存在着效率低、适应度差等缺点,为此本文研究了一种基于图像处理的混凝状态分析方法,通过增强预处理、图像分割以及特征提取三个步骤来识别出水中絮体参数,并建立相应的混凝剂投药规则。主要的研究工作如下:1)絮体图像的锐化预处理基于初期采集的图像清晰度较低,本文采用分数阶微分算子对图像做锐化预处理,提升图像的清晰度。相比较于整数阶锐化算子,分数阶锐化算子可以在加强图像纹理细节的同时非线性地保留平滑区域。实验结果表明,本文所采用的分数阶锐化算子可以有效地提高图像的可视性。随着阶次的增加,图像的纹理信息逐渐丰富,图像的清晰度逐渐提高,但是当阶数较大时图像易产生噪声。2)絮体图像的分割处理在预处理图像的基础上,使用改进的otsu算法对图像进行分割处理。基于传统otsu算法计算复杂度高的问题,提出FOCPSO算法优化otsu算法:以最大类间方差做适应度函数,引入云模型将种群分成若干子种群,增加种群多样性;对速度更新公式加入分数阶理论表征粒子过去若干单位时间内的状态,优化粒子寻优轨迹。实验结果表明,在一定程度上保证算法分割精度的前提下,本文所提出的改进分割算法提升了算法的收敛速度,实现了絮体图像的快速有效分割。3)絮体图像特征提取方法研究对于分割后的絮体图像,本文研究了其图像特征提取的方法。该方法基于数学形态学对图像做修补,减少孔洞对絮体识别造成的影响,并且使得关联度不大的絮体颗粒分离。然后针对固定视角、单位时间内的絮体图像,计算絮体数量以及分形维数,建立初步的投药量判断控制规则,最后通过实验结果证明了特征提取方法的有效性。

关键词：混凝状态分析图像处理改进otsu 特征提取