结合voronoi划分hmrf模型的模糊isodata图像分割 - 信号处理.pdf

第３２卷　第 １０期 信 号 处 理 Ｖｏｌ．３２　Ｎｏ．１０ ２０１６年１０月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ｏｃｔ．２０１６ 文章编号：１００３－０５３０（２０１６）１０－１２３３－１１ 结合Ｖｏｒｏｎｏｉ划分ＨＭＲＦ模型的模糊 ＩＳＯＤＡＴＡ图像分割 赵泉华　李晓丽　赵雪梅　李　玉 （辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院遥感科学与应用研究院，辽宁阜新 １２３０００） 摘　要：为了解决传统模糊聚类图像分割方法对噪声敏感及无法自动准确确定聚类数的问题，提出结合Ｖｏｒｏｎｏｉ划 分ＨＭＲＦ模型的模糊ＩＳＯＤＡＴＡ图像分割方法。利用Ｖｏｒｏｎｏｉ划分将图像域划分为若干子区域，以划分子区域为基 本单元定义基于隐马尔科夫随机场（ＨＭＲＦ）模型的模糊聚类目标函数，以解决噪声敏感问题；通过迭代自组织数据 分析技术算法（ＩＳＯＤＡＴＡ）中聚类分裂、合并技术改变聚类数，以实现聚类数的自动确定。对模拟、合成图像和真 实图像分割结果的定性、定量分析表明：提出算法不仅可以有效克服噪声和像素异常值对分割结果的影响，而且 还能自动准确确定聚类数，实现自动变类图像分割。 关键词：Ｖｏｒｏｎｏｉ划分；隐马尔科夫随机场（ＨＭＲＦ）；迭代自组织数据分析技术算法（ＩＳＯＤＡＴＡ）；模糊聚类；图像分割 中图分类号：ＴＰ３９１　　　文献标识码：Ａ　　　ＤＯＩ：１０．１６７９８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３０５３０．２０１６．１０．１３ ＦｕｚｚｙＩＳＯＤＡＴＡＩｍａｇｅＳｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｉｎｇＶｏｒｏｎｏｉ ＴｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎＨＭＲＦＭｏｄｅｌ ＺＨＡＯＱｕａｎｈｕａ　ＬＩＸｉａｏｌｉ　ＺＨＡＯＸｕｅｍｅｉ　ＬＩＹｕ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｍａｔｉｃｓ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ１２３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｕｚｚｙｃｌｕｓｔｅｒｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｗｅｒｅｅｘｔｒｅｍｅｌｙｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｔｏｎｏｉｓｅａｎｄｃｏｕｌｄｎｏｔｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｎｕｍｂｅｒａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｆｕｚｚｙＩＳＯＤＡＴＡｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎ ｔｅｇｒａｔｉｎｇＶｏｒｏｎｏｉｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎＨＭＲＦｍｏｄｅｌｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＩｔｄｉｖｉｄｅｄｔｈｅｉｍａｇｅｄｏｍａｉｎｉｎｔｏｍａｎｙｓｕｂｒｅｇｉｏｎｓｂｙＶｏｒｏｎｏｉｔｅｓｓｅｌ ｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｄｅｆｉｎｅｄｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｗｉｔｈｓｕｂｒｅｇｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎＨｉｄｄｅｎＭａｒｋｏｖＲａｎｄｏｍＦｉｅｌｄ（ＨＭＲＦ）ｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔ ｏｆｎｏｉｓｅ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｎｕｍｂｅｒｗａｓｃｈａｎｇｅｄｂｙＩｔｅｒａｔｉｖｅＳｅｌｆＯｒｇａｎｉｚｉｎｇＤａｔａＡｎａｌｙｓｉｓＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓＡｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＩＳＯＤＡ ＴＡ）ｗｉｔｈｃｌｕｓｔｅｒｓｐｌｉｔｔｉｎｇａｎｄｍｅｒｇｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｎｄｒｅａｌｉｍａｇｅｓ ｆｒｏｍｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅａｎｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｉｍａｇｅ ｎｏｉｓｅｓａｎ