基于快速谱聚类的图像分割算法
基于聚类算法的图像分割研究
基于聚类算法的图像分割研究随着数字图像处理的快速发展，图像分割算法已经成为了研究领域中的重要内容。
图像分割是对数字图像中的像素进行划分，将图像分成若干个有意义的部分，这些部分之间可以很明显的区分开来，而且每一部分具备不同的语义信息。
在自动化图像分析和计算机视觉应用中，图像分割算法是其他图像算法的基础和前提，图像分割质量的高低直接关系到后续算法的行业效果。
因此，在图像分割算法研究领域中，通用性比较强的聚类算法成为了主要研究方向之一。
聚类算法是基于数据相似性的将数据对象分组的一种数据分析和抽象方法。
这些对象可以是空间三维坐标、文本信息、符号等任何类型的事物。
聚类算法的思想是将每个事物分别看作一个数据对象，通过各种算法的处理，将具有相似特性的对象合并成一个大的节点，从而形成分类结构。
聚类算法分为层次聚类和非层次聚类两类。
将聚类算法用于图像分割就是将图像中的像素通过聚类算法进行聚类，使得每个簇内的像素具有相似的颜色、纹理和灰度等特性，而不同簇的像素特性不同。
聚类算法对于实际应用具有很大的价值，因为它是一种无监督学习模式，可以在没有标记的情况下对数据进行处理。
同时，聚类算法在图像分割中可以更好地将图像分割成有意义的部分，从而为图像分类和图像识别提供了支持。
在聚类算法中，KMeans算法是最常见的一种算法，也是应用最广泛的一种算法。
KMeans算法的基本思想是将数据中心点分成K个类别，其中K值是由用户事先指定的，然后通过不断的迭代运算来分割数据集。
KMeans算法的效率高，准确性较高，而且在图像分割中，它具有较好的应用效果。
KMeans算法的主要步骤分成三个步骤，分别是初始化K值、更新簇心和更新聚类分配。
图像分割基于KMeans算法的步骤主要是：首先将图像像素进行采样，将采样到的像素值作为数据集。
然后，定义K个初始聚类簇中心，通过迭代过程来更新聚类簇心和聚类分配。
对于每个像素，计算它们和聚类簇心的距离（通常是像素之间的欧几里得距离），将它们分配到最接近的簇中心。
基于聚类的图像分割算法研究
基于聚类的图像分割算法研究一、本文概述随着信息技术的飞速发展和图像数据的日益增多，图像分割作为计算机视觉和图像处理领域的核心问题之一，其研究价值和实际应用需求日益凸显。
图像分割旨在将一幅图像划分为若干个具有相似性质（如颜色、纹理、形状等）的像素集合，以揭示图像中的不同对象或区域。
在众多图像分割算法中，基于聚类的图像分割算法因其能够有效地利用图像像素间的相似性进行区域划分，而受到广泛关注。
本文旨在深入研究和探讨基于聚类的图像分割算法的原理、方法、技术及其发展趋势。
文章首先概述了图像分割的基本概念和重要性，分析了传统图像分割方法存在的问题和挑战。
随后，重点介绍了基于聚类的图像分割算法的基本原理和常用方法，包括K-means聚类、模糊C-means聚类、谱聚类等，并对各种方法的优缺点进行了比较和分析。
在此基础上，本文进一步探讨了基于聚类的图像分割算法在实际应用中的问题和挑战，如噪声干扰、计算效率、分割精度等，并提出了相应的解决方案和改进策略。
本文还介绍了基于聚类的图像分割算法在医学图像分析、遥感图像处理、视频监控等领域的应用案例和实际效果。
本文总结了基于聚类的图像分割算法的研究现状和发展趋势，展望了未来研究方向和应用前景。
本文旨在为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考和启示，推动基于聚类的图像分割算法在理论和实践上的进一步发展。
二、聚类算法概述聚类分析是一种无监督的机器学习方法，其目标是将数据集中的对象划分为若干个组或类别，使得同一类别内的对象尽可能相似，而不同类别之间的对象尽可能不同。
在图像分割领域，聚类算法被广泛应用于从像素级别到区域级别的分割任务中。
聚类算法的核心思想在于定义一种度量标准来衡量数据点之间的相似性，并根据这种相似性将数据点划分为不同的群组。
常见的聚类算法包括K-means算法、层次聚类算法、DBSCAN算法、谱聚类算法等。
K-means算法是最经典的聚类算法之一，它通过迭代优化的方式将数据点划分为K个类别，使得每个数据点到其所属类别中心的距离之和最小。
基于快速谱聚类的图像分割算法
基于快速谱聚类的图像分割算法
李纯;卢志茂;杨朋
【期刊名称】《应用科技》
【年(卷),期】2012(039)002
【摘要】设计了一种基于快速谱聚类的图像分割算法,该算法利用余弦相似度构造相似度矩阵,避免了传统谱聚类算法中尺度因子的精确设置问题,提高了算法效率.在谱映射的过程中,该算法采用了Nystr(o)m逼近策略,降低了谱聚类算法的复杂度和内存消耗.在Berkeley图像库上的图像分割实验证明了算法的有效性.
【总页数】5页(P26-30)
【作者】李纯;卢志茂;杨朋
【作者单位】哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;中国人民解放军91685部队,海南陵水 572424;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于误差采样的Nystr(o)m谱聚类图像分割算法研究 [J], 刘仲民;李博皓;李战明;胡文瑾
2.基于半监督的超像素谱聚类彩色图像分割算法 [J], 刘汉强;赵静
3.一种快速谱聚类医学图像分割算法 [J], 褚徐涛;王亚楠;梁木玲
4.基于谱聚类与多信息特征融合的图像分割算法 [J], 赵希; 于双元
5.一种快速谱聚类医学图像分割算法 [J], 褚徐涛;王亚楠;梁木玲
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于聚类算法的图像分割技术研究
基于聚类算法的图像分割技术研究随着人工智能技术的发展和普及，图像处理技术也逐渐成为越来越热门的话题，图像分割技术是其中不可或缺的一环。
基于聚类算法的图像分割技术是目前应用最广泛、效果最好的一种算法之一，本文就聚焦于这一技术进行探讨。
一、图像分割技术简介图像分割技术指将一幅图像分成若干个不相交的区域，每个区域内具有相同或类似的特征。
图像分割是图像处理的一项重要任务，不同于其他图像处理技术的是，分割技术能够直接针对数据特征进行处理，并且所得到的分割结果非常直观，符合人们的观察习惯。
图像分割技术应用领域广泛，如医学图像、工业图像、地质图像、遥感图像等都需要分割技术，因为分割结果是后续图像处理的前提和基础。
二、基于聚类算法的图像分割技术聚类算法是一种数据分析和过程控制的技术，其核心思想是将一组数据按照相似程度划分为不同的组。
而基于聚类算法的图像分割技术则是利用聚类算法将图像中的像素点分成若干个类别，从而实现图像分割的目的。
聚类算法常用的方法有k均值算法、层次聚类算法和密度聚类算法等。
在图像分割中，k均值算法应用较为广泛。
它的基本思想是按照欧几里得距离将图像像素点聚成k个簇，使得同一簇内的像素点之间距离较小，不同簇之间距离较大。
K-means算法的详细细节在此不做阐述，笔者将聚焦于其在图像分割中的应用。
图像分割算法一般可分为两大类：基于全局信息和基于局部信息的分割。
基于全局信息的分割方法将所有像素看作一个集合，聚类算法作用于所有的像素。
基于局部信息的分割方法则在选定一些具有代表性的区域用聚类算法分割，然后将所有像素点分到这些区域中。
两种方法分别有利弊，应根据实际场景而定。
三、基于聚类算法的图像分割技术的优缺点基于聚类算法的图像分割技术是目前应用最广泛、效果最好的一种算法之一。
其优点主要体现在以下几点：1. 聚类算法具有很好的可扩展性，可以分析大规模的数据集。
2. 聚类算法不需要任何先验知识或假设条件，而是直接从数据中学习规律，因此具有一定的自适应性。
基于谱聚类的图像分割技术研究
基于谱聚类的图像分割技术探究摘要：本文针对传统的图像分割方法难以处理高维数据、不确定性较大等问题，提出了一种基于谱聚类的图像分割方法。
该方法将图像转化为图论中的图，对图进行拉普拉斯矩阵的计算和谱分解，利用聚类算法对图像进行分割。
为了提高方法的好用性和效率，本文接受了一些优化策略，包括特征选择、高斯核函数、K均值聚类等。
最后，通过大量试验验证了该方法的有效性和优越性。
关键词：图像分割、谱聚类、拉普拉斯矩阵、K均值聚类、高斯核函数1. 引言图像分割是图像处理中的基本问题之一，其目标是将一个图像分成若干个互不重叠的区域，每个区域具有一定的语义或特征，从而便于对图像进行进一步的处理和分析。
图像分割是浩繁计算机视觉和图形学领域的关键性问题。
传统的图像分割方法主要包括基于阈值的分割、边缘检测、区域生长等。
然而，这些方法存在一些局限性。
例如，基于阈值的分割方法需要手动设置阈值，且不易适应复杂背景和光照变化等因素。
而边缘检测方法容易受到图像噪声和形态复杂度的影响，导致分割结果不稳定。
区域生长方法需要选择种子点和生长准则，且不易适应大标准图像的分割等问题。
为了解决以上问题，近年来，谱聚类方法被引入到图像分割领域，并取得了较好的效果。
谱聚类是一种基于图理论的聚类方法，其核心思想是将数据转转化为图，通过拉普拉斯矩阵和谱分解来进行聚类。
谱聚类方法具有一定的鲁棒性和不确定性处理能力，能够适应高维数据和复杂场景下的分割需求。
本文主要探究基于谱聚类的图像分割方法，对算法的主要流程和关键技术进行详尽的阐述，包括图像的表示、拉普拉斯矩阵的计算、谱分解、聚类等步骤。
同时，为了提高算法的好用性，本文针对谱聚类算法的不足之处，提出了一系列的优化策略，包括特征选择、高斯核函数、K均值聚类等。
最后，通过试验和对比分析，验证了该方法的有效性和优越性。
2. 相关工作图像分割探究已有多年，其方法和理论不息进步并得到了广泛应用。
本节主要介绍几种经典的图像分割方法以及近年来基于谱聚类的图像分割方法。
一种快速谱聚类医学图像分割算法
量扩 展而得 。利 用这一特 性 ， 可 以通 过 降低 图像 的拉 普拉 斯矩 阵维度 来提 高谱聚类 图像 分割算 法 的效率 ，
实 现 快 速 谱 聚 类 图像 分 割 算法 （ Ｆ Ｓ Ｃ Ｇ Ｓ ：Ｆ ａ ｓ ｔ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ
Ｃ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ Ｇｒ ａ ｐｈ Ｓ ｅ ｇｍｅｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ） 。
文章编号 ： １ ｏ ０ ７ — １ ４ ２ ３ （ ２ Ｏ １ ７ ） ２ ３ — ０ ０ ４ ８ — ０ ３
一
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ Ｓ Ｓ Ｆ Ｉ ． １ ０ ０ ７ — １ ４ ２ ３ ． ２ ０ １ ７ ． ２ ３ ． Ｏ １ １
种快 速谱聚类 医学 图像分割算法
图 形 图像
． ，
址Ｊ ｆ ， ｌ Ｊ ｆ ｔ Ｊ 』 ｋ个 蚌 ｌ ｉ ， ｊ ｕ １ ． １ ｊ Ｔ ． 够 近 似 为 ：
‘
：
ｌ ｉ ＇ ＝
， ｌ ） ∑
（ ３）
（ ｆ 、 １ ）
』 － ｌ ｉ ， Ｖ但 ｉ
，
…ｉ ｔ ， ∑址甜
快速谱聚类 图像分割算法 （ Ｆ Ｓ Ｃ Ｇ Ｓ ：Ｆ ａ ｓ ｔ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ
Ｃ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ Ｇｒ ａ ｐｈ Ｓ ｅ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ） 。
据对象 ， 构造一个全 像素连接 的相似矩 阵。即： 对于一
，
（ ２ ｊ
； － － ＇ ． ｌ ｉ ｔ ＼
＝ （ １ ＋ ） ｆ ／ ， 以慨 ／ ， 随￣ Ｊ ｔ － ｌ ｆ ｌ ｌ Ｊ － ｌ ｋ 』 ， Ｉ ， Ｊ・ 个
基于快速mean-shift聚类与标记分水岭的图像分割方法
ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｒｋ ｓ ｔ ｏ ｅ ａ ｃ ｈ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｉ ｎ，ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ｙ ｐ ｉ ｘ ｅ ｌ ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｆ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｉ ｍｍｅ ｒ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍ ｉ ｎ ｔ ｏ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ ｔ ｕ ｒ ｎ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍ— ｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｅ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｅｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｌ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｓ ｅ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ａ ｌ ｓ ｏ
谱聚类算法在图像分割中的应用研究
谱聚类算法在图像分割中的应用研究图像分割是计算机视觉领域中的一个重要研究方向，它的目的是将图像中的像素分成若干个具有一定意义的区域，这样可以为后续的图像识别、目标检测等任务提供更加准确的信息。
目前，图像分割算法有很多，其中一种比较有效的算法是谱聚类算法。
一、谱聚类算法的原理谱聚类是一种基于谱理论的算法，其主要思想是将图像中的像素看成图论中的节点，然后利用相邻节点之间的相似度作为边，建立成一个无向图。
接着，对这个无向图进行拉普拉斯矩阵变换，将其转化为一个度量矩阵，然后对这个度量矩阵进行特征分解和聚类，此时就可以实现对图像的分割。
谱聚类的基本流程如下图所示。
二、谱聚类算法在图像分割中的应用谱聚类算法可以用于图像分割的原因在于它能够自动地发现图像中的聚类结构。
在谱聚类中，图像的像素被看作是图的节点，节点之间的相似度通过欧氏距离或其他相似度度量方法计算得出。
然后，通过构建拉普拉斯矩阵，将原始图像转化为一个新的空间，使得相互之间相似的像素点在新的空间中距离越近。
最后，应用聚类算法将新的空间中的节点进行分类。
谱聚类算法在图像分割中的应用具有以下优点：1.可扩展性好：谱聚类算法通常比传统的图像分割算法更具有可扩展性，可以应对大规模图像分割问题。
2.精度高：谱聚类算法在分割小区域时精度较高。
3.适用性强：谱聚类算法通常不需要预先设定聚类的数量，而是利用自适应性的聚类方法来自动地进行聚类，从而适用于不同的图像分割问题。
三、谱聚类算法在图像分割中的应用案例谱聚类算法在图像分割中的应用有很多，以下是几个经典的应用案例。
1、医学图像分割医学图像是用来辅助医生诊断疾病的重要工具，因此准确的医学图像分割具有重要的意义。
谱聚类算法在医学图像分割中的应用方法是：将医学图像中的像素看作是节点，通过计算相邻节点之间的相似度建立成一个无向图，然后通过拉普拉斯矩阵变换和特征值分解将这个无向图映射到低维空间中，最后利用聚类算法将映射到低维空间中的节点进行分类。
谱聚类算法在图像分割中的应用
谱聚类算法在图像分割中的应用谱聚类是一种基于图论的聚类分析方法，它将样本集合看作是图中的节点，样本间的相似性度量看作是边，运用谱分析方法对样本进行聚类。
这种方法能够应用于任意类型的数据，包括图像，声音，文本等。
在图像处理领域中，谱聚类算法已经被广泛运用于图像分割，图像分类，目标识别等方面。
本文将对谱聚类算法在图像分割中的应用进行讨论。
1. 谱聚类算法的思想谱聚类算法是一种基于谱分析的线性代数方法，它分解了图的拉普拉斯矩阵，将聚类问题转化为了特征向量和特征值的问题。
该算法可以用以下简单的步骤来描述：- 构建样本的相似度矩阵W；- 计算相似度矩阵的度矩阵D；- 构建拉普拉斯矩阵Lmax = D - W或者Lrw = I - D^-1W；- 计算拉普拉斯矩阵L的前k个特征向量U；- 将特征向量U通过K-means或者其他的聚类方法进行聚类。
2. 图像分割图像分割是指将一幅图像分割成不同的区域，每个区域具有相似的颜色，纹理，形状等特征。
谱聚类算法在图像分割中的应用是基于图像中像素之间的相似性度量，将像素看作是图中的节点，计算像素之间的相似度，根据节点之间的相似性将像素分成不同的簇。
这种方法能够有效地处理图像中的边缘、纹理、噪声等问题。
3. 谱聚类算法在图像分割中的应用已经得到了广泛的认可，下面将会介绍谱聚类算法在图像分割中的典型案例。
3.1 基于谱聚类的超像素分割超像素是指一组像素的集合，它们共享相同的颜色、纹理等特征，超像素分割主要是将输入图像划分成一些超像素区域。
基于谱聚类的超像素分割是将输入图像转换为一个图，每个像素作为一个节点，像素之间的相似性作为边的权重，然后运用谱聚类算法将图像分成不同的簇。
由于谱聚类算法在处理小规模图像时的稳定性优于传统的聚类方法，因此该方法能够获得更优秀的超像素分割效果。
3.2 基于颜色直方图的谱聚类图像分割基于颜色直方图的谱聚类图像分割是将图像的颜色信息转换为一维的颜色直方图，将颜色直方图的相似度作为节点的相似性度量，然后运用谱聚类算法将像素分成不同的簇。
谱聚类算法及其在图像分割中的应用
谱聚类算法及其在图像分割中的应用谱聚类算法及其在图像分割中的应用1 引言在对图像的研究和应用中，人们往往仅对图像中的某些部分或者说某些区域感兴趣。
这些部分常称为目标或前景（其他部分称为背景），它们一般对应图像中特定的具有独特性质的区域。
为了辨识和分析目标，需要将它们从图像中分离提取出来，在此基础上才有可能对目标进一步利用。
图像分割就是指把图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程。
这里的特性可以是像素的灰度、颜色和纹理等，预先定义的目标可以对应单个区域，也可以对应多个区域。
多年来，对图像分割的研究一直是图像技术研究中的热点和焦点，它不但是从图像处理到图像分析的关键步骤[1]，而且是计算机视觉领域低层次视觉中的主要问题。
图像分割的结果是图像特征提取和识别等图像理解的基础，只有在图像被分割后，图像的分析才成为可能。
图像分割在实际应用中已得到了广泛的应用，如图像编码、模式识别、位移估计、目标跟踪、大气图像、军用图像、遥感图像、生物医学图像分析等领域。
同时，图像分割也在计算机视觉和图像识别的各种应用系统中占有相当重要的地位，它是研制和开发计算机视觉系统、字符识别和目标自动获取等图像识别和理解系统首先要解决的问题。
概括地说只要需对图像目标进行提取测量等都离不开图像分割。
对分割算法的研究已经有几十年的历史，至今借助于各种理论已经提出了数以千计的分割算法[2]，而且这方面的研究仍然在积极进行。
尽管人们在图像分割方面做了许多工作，但至今仍无通用的分割算法，也不存在一个判断分割是否成功的客观标准。
因此已经提出的分割算法大都是针对具体问题的，并没有一种适合于所有图像的通用的分割算法。
实际上由于不同领域的图像千差万别，也不可能存在万能的通用算法。
现有的分割算法非常多，大体上可以分为以下几类：阈值化分割、基于边缘检测的、基于区域的、基于聚类的和基于一些特定理论工具的分割方法。
从图像的类型来分最常见的：有灰度图像分割、彩色图像分割和纹理图像分割等等。
毕业论文（设计）基于聚类分析的图像分割算法
摘要图像分割是将一副图像分为若干个互不重叠的区域，有相同的属性和意义。
图像分割作为图像处理的一个重要环节，普遍用于医学、军事、交通等各计算机视觉范畴，是目前最热门的研究课题之一。
其分割的准确性直接决定后续图像分析的质量，因而至关重要。
目前人们已经提出了很多处理方法，也取得了一些成就，但由于其本身有些复杂，很多问题还远远没有解决。
本文主要介绍基于聚类分析的图像分割算法，具体说明了K均值聚类算法的具体原理及算法过程，并经过实验对其分析和研究。
在此基础上完成了基于K 均值聚类算法的彩色图像分割实验和医学影像实验，验证了K均值聚类算法用于图像分割的适用性。
关键词：图像分割；聚类分析；K均值聚类算法；彩色图像；医学影像AbstractImage segmentation is to decompose an image into a number of regions that are meaningful and have the same attributes that do not overlap each other. As an important part of image processing, image segmentation is widely used in medical, military, transportation and other computer vision field and is one of the most popular research topics. The accuracy of its segmentation directly determines the quality of the subsequent image analysis, so it is of great significance. At present, people have put forward a lot of solutions that got success in some degree, but because of its complex, many problems are far from being resolved.This paper mainly introduces the image segmentation algorithm based on clustering analysis. The principle of K-means clustering algorithm are described in detail. And is tested on artificial data experiment.. And then, the color image segmentation experiment and the medical image experiment based on the K - means clustering algorithm are analyzed.Key words：Image segmentation,；clustering analysis；K-means clustering algorithm；color image；medical image目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 图像分割概述 (1)1.1.2 常用的图像分割方法 (2)1.2 主要研究内容与工作安排 (3)第二章聚类分析及分割图像 (5)2.1 聚类分析概述 (5)2.2 聚类分析方法 (5)2.2.1 划分聚类算法 (5)2.2.2 层次聚类算法 (5)2.2.3 密度聚类算法 (6)2.2.4 模型聚类算法 (6)2.3 分割图像介绍 (7)2.3.1 灰度图像 (7)2.3.2 彩色图像 (8)2.3.3 纹理图像 (10)2.3.4 遥感图像 (11)第三章基于K均值聚类算法的图像分割 (12)3.1. K均值聚类算法原理 (12)3.2 K均值聚类算法流程 (13)3.3 K均值聚类算法仿真实验 (15)第四章实验结果及分析 (17)4.1 K均值聚类算法分割彩色图像 (17)4.1.1 彩色图像实验 (17)4.1.2 实验结果与分析 (18)4.2 K均值聚类算法分割医学影像 (18)4.2.1 医学影像介绍 (18)4.2.2 医学影像实验结果与分析 (19)4.3 本章小结 (22)第五章总结 (24)参考文献 (26)致谢 (26)附录 (29)第一章 绪论1.1 研究背景及意义 随着全球范围内计算机水平的不断提高，数字图像处理和分析逐渐独当一面，形成了各自的研究领域。
基于谱聚类的图像分割算法研究
基于谱聚类的图像分割算法研究图像分割是指将一张图像分割成若干个区域，从而使得每个区域内的像素的特征相似，并且不同区域之间的像素特征有所不同。
图像分割有很多应用，例如医学图像分析、目标检测和自动驾驶等领域。
谱聚类是一种常用的图像分割算法，该算法通过将图像视作图上的无向图，然后将其转化为拉普拉斯矩阵，最终对拉普拉斯矩阵进行聚类来实现图像分割。
本文将对基于谱聚类的图像分割算法进行探讨和研究。
1. 谱聚类的基本概念谱聚类是一种基于图论的聚类方法，其本质是对图的拉普拉斯矩阵进行特征值分解，然后对特征向量进行聚类。
如果将图像视为一个图的话，其像素就是图的节点，而像素之间的位置关系和颜色关系则是图的边。
对于一个图像，我们可以用相似度矩阵W来表示，矩阵中每个元素wij表示第i个节点和第j个节点之间的相似度。
谱聚类通过对W矩阵进行特征值分解，然后根据特征向量的性质进行聚类。
2. 谱聚类的优点与其他聚类方法相比，谱聚类有以下几个优点：（1）能够处理任意形状的分割区域。
谱聚类不受区域形状的限制，因此在处理复杂的图像时具有优势。
（2）能够处理复杂的图像。
谱聚类能够充分利用图像中的信息，从而准确的将图像分割成若干个区域。
相比其他算法而言，谱聚类更适用于处理复杂的图像。
（3）具有高准确度。
谱聚类通过拉普拉斯矩阵特征向量的聚类来实现图像分割，其聚类准确度较高，特别适用于处理高维数据的聚类问题。
（4）形式化的数学处理。
谱聚类通过特征值分解来实现分割，因此在数学上具有较强的可解释性和稳定性。
3. 谱聚类的实现谱聚类的实现可以分为以下几个步骤：（1）构建相似度矩阵。
相似度矩阵主要用于描述在距离空间中各点之间的相似性。
构建相似度矩阵的方式有很多，例如直接测量像素之间的颜色距离或灰度距离等。
（2）计算拉普拉斯矩阵。
拉普拉斯矩阵是描述图像特征的关键，其本质是图的度数矩阵与相似度矩阵之间的差。
拉普拉斯矩阵有两种形式，一种是标准拉普拉斯矩阵，另一种是对称拉普拉斯矩阵。
基于聚类的分割算法
基于聚类的分割算法
基于聚类的分割算法是一种常用的图像分割方法，它通过将图像中的像素分成不同的类别，从而实现对图像的分割。
该算法的基本思想是将图像中的像素按照它们的相似度进行聚类，然后将同一类别的像素分为一组，从而实现对图像的分割。
在基于聚类的分割算法中，常用的聚类方法包括K均值聚类、层次聚类和谱聚类等。
其中，K均值聚类是最常用的一种方法，它将图像中的像素分为K个类别，每个类别的中心点即为该类别的平均值。
该算法的优点是计算简单，但是需要预先确定聚类的数量K，且对于不同的初始值，可能会得到不同的聚类结果。
层次聚类是一种自底向上的聚类方法，它将每个像素看作一个单独的类别，然后逐步合并相似的类别，直到所有像素都被合并为一个类别。
该算法的优点是不需要预先确定聚类的数量，但是计算复杂度较高，且对于不同的相似度度量方法，可能会得到不同的聚类结果。
谱聚类是一种基于图论的聚类方法，它将图像中的像素看作图中的节点，然后通过计算节点之间的相似度，构建一个图。
接着，通过对图进行谱分解，得到图的特征向量，然后将特征向量作为输入，使用K均值聚类方法进行聚类。
该算法的优点是可以处理非线性可分的数据，但是计算复杂度较高，且对于不同的相似度度量方法，可能会得到不同的聚类结果。
总的来说，基于聚类的分割算法是一种常用的图像分割方法，它可以通过将图像中的像素分为不同的类别，实现对图像的分割。
不同的聚类方法具有不同的优缺点，需要根据具体的应用场景选择合适的方法。
一种快速谱聚类医学图像分割算法
一种快速谱聚类医学图像分割算法
褚徐涛;王亚楠;梁木玲
【期刊名称】《现代计算机（专业版）》
【年(卷),期】2017(000)023
【摘要】医学图像分割在医学应用中有极其重要的意义.传统的谱聚类图像分割算法虽然能够分割图像,但是计算代价大、分割效率低.使用快速谱聚类图像分割算法,通过降低图像的拉普拉斯矩阵维度来提高谱聚类图像分割算法的效率.实验结果表明,在人脑部MR图像上用改进算法与传统算法比较,获得较好的时间效率并且没有降低图像分割质量.
【总页数】3页(P48-50)
【作者】褚徐涛;王亚楠;梁木玲
【作者单位】广西师范学院计算机与信息工程学院,南宁 530023;广西师范学院计算机与信息工程学院,南宁 530023;广西师范学院计算机与信息工程学院,南宁530023
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于快速谱聚类的图像分割算法 [J], 李纯;卢志茂;杨朋
2.一种改进的Nystrom谱聚类图像分割算法 [J], 印世乐;曾志勇
3.一种基于模糊聚类的医学图像快速分割算法 [J], 张举森;陈菲
4.基于改进谱聚类的医学图像分割算法 [J], 周燕琴;吕绪洋;田春梅;李超强
5.一种快速谱聚类医学图像分割算法 [J], 褚徐涛;王亚楠;梁木玲
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于谱聚类算法的图像分割研究
基于谱聚类算法的图像分割研究随着数字图片的大量产生，图像分割已成为计算机视觉领域中的重要问题。
其目的就是把一张图片划分为多个有意义的部分，以便于进一步的处理和分析。
图像分割可以应用于自然语言处理、图像识别、医学图像处理等领域。
目前，基于谱聚类算法的图像分割研究，正在得到越来越多领域的重视。
一、谱聚类算法简介谱聚类是一种基于图论的图像分割算法，它能够把图像划分为多个子集，每个子集中的像素具有相似的特征。
谱聚类算法的原理比较简单，主要分为以下几步：1. 构建相似度矩阵：首先，我们需要构建一张图像的相似度矩阵，该矩阵用于描述每个像素与其他像素之间的相似度。
一旦得到这个矩阵，我们就可以把原始图像看做一个由像素节点组成的图。
2. 生成拉普拉斯矩阵：接下来，我们需要生成图像的拉普拉斯矩阵。
拉普拉斯矩阵是描述图像内部像素之间关系的矩阵，它的值为每个像素点与其相邻像素点距离的差值之和。
这个矩阵的特点是对称正定，可以通过特征分解得到特征向量。
3. 特征向量分解：将拉普拉斯矩阵通过特征分解得到一组特征向量，特征向量被用于表示原始图像的子集。
根据图像的特征向量将其分为不同的子集。
谱聚类算法具有较强的可扩展性，处理大量像素时，其算法的时间复杂度并不高，可以快速地进行图像分割处理。
二、谱聚类算法的优点与传统的图像分割算法相比，谱聚类算法具有以下优点：1. 支持高维数据：谱聚类可以在高维空间中进行图像分割，并且在这种情况下表现优异。
2. 扩展性强：谱聚类对于一般的图像分割问题有很强的可扩展性，可以适应不同规模和形状的图像。
3. 相对简单：谱聚类算法易于实现，不需要大量的参数调整和前期的训练阶段。
4. 鲁棒性强：谱聚类算法的结果对噪声点不敏感，并且对于某些形状的图像分割处理效果尤其好。
三、基于谱聚类的图像分割实验为了验证谱聚类算法的效果，我们设计了一组实验：1. 实验数据我们选取了一张经典的Lena图像作为实验数据，该图像大小为256*256。
基于聚类的分割算法
基于聚类的分割算法
基于聚类的分割算法是一种常用的图像分割算法。
其基本思想是
将图像中相似的像素聚成一类，从而得到图像中的不同部分。
本文将
从几个方面介绍这种算法。
第一步，确定聚类的数目。
聚类算法的第一步就是确定聚类的数目，也就是将图像分成多少个部分。
一般来说，这个数目可以通过图
像自身的特点或者使用一些经验方法来确定。
第二步，计算像素之间的相似性。
在聚类之前，需要先计算像素
之间的相似性。
通常使用欧几里得距离或者余弦距离等方式来度量像
素之间的相似性。
这个过程可以使用图像处理工具或者编程实现。
第三步，聚类像素。
接下来，就可以开始聚类像素了。
这里可以
使用各种聚类算法，包括K-means、DBSCAN等。
聚类算法最终将像素
分成若干类，每一类都代表了图像中的某一部分。
第四步，生成分割结果。
通过聚类像素，就得到了整个图像的分
割结果。
接下来，可以根据不同的需求进行后续处理，比如边缘检测、填补空洞等。
最终得到的结果就是图像的分割结果。
总之，基于聚类的分割算法是一种十分实用的图像分割方法。
通
过分步骤的方式来执行，可以让人们更好地了解这种算法的实现过程，也可以更好地应用到实际的图像处理中。
不过对于一些特殊的图像，
可能需要使用不同的方法或者进行一些优化来得到更好的分割结果。
基于聚类分析的医学图像分割
基于聚类分析的医学图像分割汇报人：日期:•引言•聚类分析基础•医学图像分割技术•基于聚类分析的医学图像分割算法•实验结果与分析•结论与展望01引言研究背景与意义聚类分析是一种无监督学习方法，通过相似性度量将数据分组，为医学图像分割提供了一种有效手段。
研究背景和意义在于为医学图像分割提供一种更加准确、快速和自动化的方法，提高医学图像处理的效率和准确性。
医学图像分割在辅助诊断和治疗中的重要性日益凸显，尤其在微创手术导航、组织结构识别等领域。
研究现状与问题当前聚类分析在医学图像分割中的应用主要集中在传统聚类算法如K-means、DBSCAN等。
存在的问题包括：1）对噪声和异常值的敏感性；2）对图像质量的依赖；3）无法处理复杂的纹理和形状信息。
研究现状与问题在于如何克服现有技术的不足，提高医学图像分割的准确性和鲁棒性。
研究内容：本文旨在研究基于深度学习的医学图像分割方法，通过卷积神经网络（CNN）对医学图像进行特征提取和聚类分析。
方法：1）构建卷积神经网络模型，对医学图像进行预处理和特征提取；2）利用聚类算法对提取的特征进行聚类分析，得到分割结果；3）通过实验验证方法的可行性和优越性。
研究内容与方法在于通过深度学习技术提高医学图像分割的准确性和鲁棒性，同时为相关领域的研究提供新的思路和方法。
研究内容与方法02聚类分析基础聚类分析是一种无监督学习方法，通过对数据的相似性进行分析，将数据集划分为若干个不同的簇或类别。
在医学图像分割中，聚类分析常用于将图像中的像素或区域根据其特征相似性进行分类，从而提取出感兴趣的区域或对象。
聚类分析概述基于密度的聚类算法基于密度的聚类算法是一种通过计算数据点之间的距离和密度来进行聚类的算法。
DBSCAN算法是一种常见的基于密度的聚类算法，它可以识别出任何形状的簇，并且对噪声具有较强的鲁棒性。
基于密度的聚类算法在医学图像分割中广泛应用于病灶检测和组织分割等任务。
基于层次的聚类算法基于划分的聚类算法基于划分的聚类算法是一种通过优化目标函数来对数据进行划分和调整的算法。
基于加速k均值的谱聚类图像分割算法改进
基于加速k均值的谱聚类图像分割算法改进李昌兴;黄艳虎;支晓斌;谢笑娟【摘要】对谱聚类图像分割算法进行改进,即引入加速均值算法替换原算法中的k 均值算法,得出加速谱聚类的图像分割算法.将改进算法应用于微软剑桥研究院Grab cut数据集中的5幅实验图像,结果显示:在平均区域一致性评价不降低的前提下,改进算法完成分割所花费的平均时间比改进前可缩短58％.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2016(035)009【总页数】4页(P137-140)【关键词】图像分割;谱聚类;加速k均值;加速谱聚类【作者】李昌兴;黄艳虎;支晓斌;谢笑娟【作者单位】西安邮电大学理学院,陕西西安710121;西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西西安710121;西安邮电大学理学院,陕西西安710121;西安邮电大学理学院,陕西西安710121【正文语种】中文【中图分类】TP391图像分割是计算机视觉领域的重要组成部分[1]。
谱聚类算法[2]在图像分割和特征提取方面应用广泛[3]。
谱聚类算法能在任意形状的样本空间上聚类，且收敛于全局最优解[4]，将谱聚类算法应用于图像分割，通常能取得很好的分割效果[5]，但同时它也有着自身的缺陷—计算相似性矩阵高度复杂，问题的求解会变得异常费时[6]。
文献[7]中提出基于路径的相似性度量，但对边界点过于敏感，分割耗时不理想；文献[8]提出基于密度敏感的相似性度量，但当位于高密度区的两个样本数据点穿过的路径较长时，效果尚不明显，并且最终采用k均值聚类简化后的向量空间，造成聚类耗时过长。
本文对谱聚类图像分割算法进行了改进，即引入加速均值替换原有算法中的k均值算法，得出加速谱聚类的图像分割算法。
1.1 谱聚类算法给定n个数据点x1,x2,…,xn，谱聚类算法构建了一个相似性矩阵，它反映了xi与xj之间的关系。
然后，它使用相似性信息，将x1,x2,…,xn聚类成k个簇[9]。
谱聚类有很多种解释，最常用的就是基于图切的理论。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
杂度ｆＯ ｎ） ｆ （ ＇其中 为图像像素数 ， 像素特征维数 ） ｊ ； （ 劝 ． 而对权矩阵 进行特征值分解的计算复杂度更是高达 Ｏｎ）］ （ ［ ５ ，如此高昂的计算代价和存储需求严重限制了 谱 聚类在 图像分割中的应用． 传统谱聚类要求对相 ２ ） 似度 图的参数 精确设置 ， 常见 的相似度 图是全 联通 图 ，
谱聚类对样本的空间结构不做强的假设 ，且算法 不会 陷入局 部最优 【，是解决非 凸样本 集聚类 问题 的 ４ ］
收稿 日期 ：２ １一 ｌ ３ ０ １ｌ一 ． ０
基金项 目：国家 自 然科学基金资助项 目 （ ０７０ ２ ． ６ ９５４ ） 作者简介：李纯（９ ４） １８ 一，男 ，硕士研究生，主要研究方向：模式识别 Ｅｍａｌ ｉ ｕ ５ ３＠１３ｃｍ． － ｉ ｃ ｎ ４ １ ６． ：ｌｈ ｏ
第 ２期
李纯 ， ： 于快速谱聚类 的图像分割算法 等 基
‘７‘ ２
存储需求大的问题． ｅ ｅ ｙ 在Ｂ ｒ ｌ 图像库 上的图像分 ｋｅ
割 实验证 明了算 法 的有效 性．
图像像素点间的权矩阵． ２１ 基于余弦 相似度 的权 矩阵 ． 设给定的图像包含的像素数为 ｎ ，每个像素由 ｄ 个特征进行描述 ，则该图像可描述为 Ａ∈ ，由给 Ｒ 定 的 样 本 集 Ａ 构 造 赋 权 图 Ｇ ，Ｅ， ，这 里
第３ ９卷第 ２期
２１ ０ ２年 ２月
应
用
科
技
Ｖ １ ９ Ｎｏ ２ ｏ ． ， ． ３
Ａｐｒ ２ ２ ． ０１
Ａｐ ｌ ｄ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｐ ｉ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｅ
ｄ ｉ ０３ ６８ｉ ｎ１０ —７Ｘ．０ １１０ ｏ： ． ９ ．ｓ． ９６ １ ２ １１０６ １ ９ ｓ ０
Ｉ ａ ｅｓ ｇ ｅ ｔ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ａ ｔｓ ｅ ｔ ａ ｌ ｓｅ ｉ ｇａｇ ｒｔ ｍ ｇ ｅ ｍ ｎ ａ ｉ ｎｂａ ｅ ｎ ｆ ｓ ｐ ｃｒ ｌ ｕ ｔｒｎ ｌ ｏ ｉｈｍ ｃ
ＬＩ ｕ ｌ Ｃｈ ｎ ， ＬＵ ｉ ａ ＹＡＮＧ ｅ ｇ 一 Ｚｈ ｍ ｏ ， Ｐｎ
Ａ＝ ａ ａ…． ｎ 其中ａ ∈ ≤ｆ ２ 相似度采 ［１ ２ ， ］ ， ａ ， ｆ Ｒ ，ｌ ≤， ， 用余弦相似度 ， 则图像的权矩阵 ＝ ［
矩阵 ，其 中：
∞ ａｊ ‘
为相似度
聚类 ， 由ＭＳ 算法对图像进行粗划分 ， 得到数量较多的 较纯的子类 ，然后由Ｎ ｕ￣法对这些子类进行再聚类 ｃｔ 合 并 ；文 献 ［ ］ 出对 图像 的像素 点采 样 ，并 由 １提 １
ｓ ｅ ｔａ ｌｓｅｉ ｌ ｏ ｔｍ ｖ ｉｅ ， ｎ ｅ ｅ ｉｉｎ ｙｏ ｅａｇ ｒｔ ｍ ｓｉ ｒ ｖ ｄ Ｔｏｅ ｃｅ ｔ ｐ ｌ ｅａｇ ｒ ｈ ｐ ｃ ｌ ｕ ｔｒ ａｇ ｒ ｈ ｉ ａ ｏｄ ｄ ａ ｄ ｔ ｆ ｃｅ ｃ ｆｔ ｌｏ ｈ ｉ ｒ ｃ ｎｇ ｉ ｓ ｈ ｈ ｉ ｍｐ ｏ ｅ ． ｆ ｉｎ ｌ ａ ｐ ｙｔ ｌ ｏ ｉ ｍ ｔ ｉ ｙ ｈ ｔ ｏ ｉ ｇ ｅ ｍｅ ｔｔｏ Ｎｙ ｔｂ ａ ｐ ｏ ｉ ａｉｎ ｓ ａｅ ｙ ｉ ｅ ｅｃ ｕ ｓ ｆｓ ｅ ｔａ ｐ ｉ ｏ ｒｄ ｃ ｈ ｏ ｕ ａ ｏ ａ ｍ ｅ ｓ ｇ ｎａｉｎ， ｓ ｍ ｐ ｒ ｘ ｒ ｍ ｔ ｔ ｔ ｇ ｓｕｓ ｄ ｉ ｔ ｏ ｅ ｏ ｐ ｃｒｌｍ ｐｎｇ ｔ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｔｔ ｎ ｏ ｒ ｎ ｈ ｒ ａ ｉ
果 ［． 引
目前还没有 比较系统的关于相似度图的研究 ，这种方 法显然需要人工设置尺度因数据集存 在多重 尺度时 ， 单一 的尺度 因子 盯 不能 很好 地捕 捉数据 的类 别分 布信 息【 针对上述问题 ， 中设计了一个基于余弦相似度 ６ ］ ． 文 的快速谱算法 ，用于解决 图像分 割的计算 复杂度高 和
Ｎｙｔ ｍ方法 通过 采样 像素 集 的权矩 阵和 采样像 素集 ｓ６ ｒ 与未采 样像素集之 间 的权矩 阵来 获得原 图像 权矩阵 的 逼近 矩阵 ，并 由该 近似权 矩阵 嗍 特征 向量 来近似
数 经 一 后 ￣ａ ｌ － 此 权 可 据 归 化 ， ｌＩａ １ 时 值 简 ， ｊ， ｌ ＝
Ａ ｂ ｔａ ｔ Ａｎ ｉ ｇ ｅ ｍ ｅ ｔｔ ｎ ａ ｐ ｏ ｃ ａ ｅ ｎ ａ ｆｓ ｐｅ ｔａ ｌｓｅ ｉｇ ａｇ ｒｔｍ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ，ｉ ｗｈ ｃ ｏ ｉ ｅ ｓｒ ｃ ： ｍａ ｅ ｓ ｇ ｎ ａｉ ｐ ｒ ａ ｈ ｂ ｓ ｄ ｏ ａｔ ｓ ｃｒ ｌｃｕ ｔｒｎ ｌｏ ｉ ｏ ｈ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｎ ｉｈ ｃ ｓ ｎ
像 素之 间的相 似度 由核 函数给 出 ， 常见 的是 高斯核 ， 最
Ｋ ｍ ａｓ － ｅｎ算法的这一缺点，谱聚类通过对样本集权矩 阵 的特征值 分解提取 特征 向量 ，实现 了数据从 高维复 杂结构到低维简单结构的谱映射 ，在新的样本空间得 到原样 本集 的一个低 维嵌入 ． 到 的低 维嵌入在 结构 得 分 布上更 为简单 明显 ，可 由简单 聚类算法得 到最终结
ｓ ｌｒｙ ｉ ｕ ｅ ｔ ｉ ｉ ｌｒ ｔｘ Ａｓ ｓｌ ｔｅｐｏ ｌｍ ｆ ｃ ｕａｅｙｓｔ ｇｔｅｓａｅｆｃｏ ｅｔ ｄｔ ｎ ｌ ｉ ａｉ ｓ ｓｄｔ ａｔ ｓ ａｉ ｍ ｒ ． ｒ ｕｔ ｈ ｒｂｅ ｏ ｃ ｒｔｌ ｅ ｉ ｃｌ ａｔｒｉ ｔ ａ ｉｏ ａ ｍｉ ｔ ｏ ａ ｎ ｍｉ ｔ ａ ｉ ｙ ａｅ ， ａ ｔ ｈ ｎ ｎｈ ｒ ｉ
由于图像数据为大规模数据， 其权矩阵异常庞大，
来近似原权矩阵的特征 向量 ；文献［ ］ １ 通过对像素采 ３ 样 ，在得到 的采样 集上用谱算 法 ，然后对 未采样点依
照所定 义 的点 到类 的距离准则 划分给 由抽 样集得到 的
类．
直接计算和存储的计算消耗和存储需求很高，而直接 对其进行特征值分解更进一步增加了算法的计算复杂 度． 为了降低计算复杂度 ， 缓解存储需求 ， 这里采用
一
＝！ ｃ． Ｌ １ Ｉ‘ Ｊ
：
Ｌ （ Ｚ ２ ）
式中： ∈ Ｈ Ｂ∈
为随机抽 取的 ｍ个像 素的相似度 矩阵 ； 表 示 被 抽 取 的 ｍ 像 素 与 未 被 抽 到 的
的方 法 由于是 在抽样集上运 用谱算法 ，抽样集能否 能
ｃ ｍｐｅ ｉ ｄｍｅ ｒ ｏ ｓｍｐｉｎ Ｅ ｐ ｒ ｎａ ｓ ｌ ｎＢｅｋ ｌ ｇ ａａ ａ ｅ ｈ ｗ ｅ ａｉｉ ｆ ｅａ ｏ ｔｍ ． ｏ ｌ ｔ ａ ｍｏｙｃ ｎｕ ｔ ． ｘ ｅｉ ｔｌｅｕｔ ｏ ｒｅｅ ｉ ｅｄｔｂ ｏ ｔ ｌ ｔ ｏ ｔ ｌ ｒ ｈ ｘｙ ｎ ｏ ｍｅ ｒ ｓ ｙｍ ａ ｓ ｓ ｈ ｖ ｄｙ ｈ ｇｉ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｍａ ｅｓｇ ｎａ ｏ ；ｐ ｃｒｌ ｌｓｅ ｎ ； ｏ ｉｅｓ ｌｒ ； ｓ ６ ａｐ ｏ ｉ ｔ ｎ ｙ ｒ ｓ ｉ ｇ ｅ ｍｅ ｔｔ ｎ ｓｅｔ ｕ ｔｒ ｇ ｃ ｓ ｍｉ ｉ Ｎｙ ｔ ｍ ｐ ｒｘｍａｉ ｉ ａｃ ｉ ｎ ｉ ａｔ ｙ ｒ ｏ
，
１ Ｃｏｌ ｇ ｆ ｎ ｏ ｍａ ｉｎ ａ ｄＣｏ ． ｌ ｅｏ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｍｍｕ ｉ ａｉ ｎＥｎ ｉ ｅ ｒ ｇ Ｈａ ｂ ｇ ｎ ｅ ｎ ｉ ｅ ｓ ｙ Ｈａ ｂ ｎ １ ０ ０ ， ｈ ｎ ｅ ｏ ｎ ｎ ｃ ｔ ｇ ｎ ｅ ｉ ， ｒ ｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｆ ｇＵｎ ｖ ｒｉ ， ｒ ｉ ５ ０ １ Ｃ ｉａ ｏ ｎ ｎ ｉ ｔ ２ Ｎｏ９ ６ ５Ｕｎ ｔ ｆ Ｌ Ｌ ｎ ｓ ｕ ７ ４ ４ Ｃｈｎ ． ． １ ８ ｉ ｏ Ｐ Ａ， ｉ ｇ ｈ ｉ ２ ２ ， ｉ ａ ５
速度较 陕， 但得到的分割倾 向于大小相等的块 ，当实 际图像中的对象所含像素数悬殊时 ， 该算法得到的分 割效 果不理想 ，且该方法 的分类块数 和图像 的类别 数 没有 明显 的对应关 系 ，所 以算法在参数设 置时需要 人
工 多次设置 ； ｕｈｌ Ｋｅｃｅ的方法 中由于矩 阵的特征 向量 不 定 是稳定 的【 Ｊ ，所 以它们缺 乏理论保 证 ；文 献 ［３ １１
１ 相 关研 究
为了将谱聚类应用到图像分割领域，降低计算复
杂度 ， 减少算法的内存消耗 ， 许多学者对谱聚类算法
的进行 了研究 和改进 ． 文献 ［］ ８利用ＭＳ（ ａ ｈＲ） ｍｅｎ ｓｉ 算法［ ｃｔ Ｎ ｒ ａｚｄ ｕ ） 】 ｕ （ ｏ ｌｅ ｔ 算法［］ 与Ｎ ｍ ｉ ｃ １ ０ 相结合的方式
样 本集上 才能得到较好 的聚类结果 ，当样本 空间结构 非 凸时 ，算法极 易陷入局部最优 【 谱 聚类弥补 了 ２ 】 ．
较为有效的算法，将谱聚类用于图像分割通常能够取 得 较好 的分割 效果 ；然 而 ，由谱聚类进 行 图像分 割也
面临一些 问题 ：１谱 聚类算 法需要 计算像 素点 的权 矩 ） 阵的特 征值分解 问题 ． 计算 权矩 阵需 要计算 所有像 素 点之 间的， １ 距离 ，每个距 离需 要Ｄ（ 次运算 ； ｚ 一） （ 个 ） 因此 ，计算权 矩阵 嗍 时间复杂度 为 Ｏ ｄｎ） （Ｚ ，空间复
化为 ＝ －『此 时权矩 阵 表示为 ＝ －， －
到．
＝ Ａ． Ａ
由此 ， 图像的权矩阵可 由图像矩阵 和其转置相乘得
２ 基 于 Ｎ ｓ６ 逼 近的快速谱 聚类算法 ． ２ ｙｔ ｍ ｒ
取代原权矩阵 特征向量 ； ｅｃｅ Ｋ ｕｈｌ 提出对像素 等 】
的权矩 阵的列 向量 进行采样 ，利用矩 阵的奇异值分解 来逼 近原权矩 阵 ，然后利用该 近似权矩 阵的特征 向量
基于快速谱聚类 的图像分割算法
李纯 ， ， 卢志茂 － ，杨朋
１ 尔滨工程 大学 信息与通信工程 学院 ，黑龙江 哈 尔滨 １００ ． 哈 ５０ １ ２ 国人 民解放 军 ９ ６ ５ 冲 １８ 部队，海 南 陵水 ５２ ２ ７ ４４ 摘 要： 设计 了一种基于快速谱聚类的图像分割算法 ， 该算法利用余 弦相似度构造相似度矩阵， 避免 了传统谱聚类算法