99网
您的当前位置:首页一种快速的基于CPMC的协同分割算法

一种快速的基于CPMC的协同分割算法

来源:99网
第32卷第7期 2015年7月 计算机应用与软件 Computer Applications and Software Vol_32 No.7 Ju1.2015 一种快速的基于CPMC的协同分割算法 王美华 张典 罗 2 (华南农业大学信息学院广东广州51o642) l_。 、 (招商银行深圳分行广东深圳518000) 摘要 协同分割的一种典型定义是指在给出的一组图像中,将“相似的东西”共同分割出来。提出一种快速的协同分割算法。 这种方法首先对一组图像进行特征提取,根据提取的特征确定“相似的东西”在图像中的大致范围,然后使用CPMC(constrained par- ametifc min—cut)算法产生一系列的二值分割结果,最后通过构建随机森林对分封结果与基 之间的“相似度-进行学习,使得分割结 果按“相似度’’自动进行排列。实验结果表明,所提出的方法在保持良好的分斟准确度的荷爵明显提高了分割的速度。 关键词 中图分类号协同分割TP3 CPMC相似度 文献标识码A DOI:10.3969/j.issn.1000-386x.2015.07.052 A RAPID CoSEGMENTATIoN ALGoRrrHM BASED oN CPMC Wang Meihua Zhang Dian Luo Jing (College ofInformation,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,Guangdong,China) (Shenzhen Branch,China Merchants Bank,Shenzhen J8DDD,Gnangdong,Chia)n Abstract A typical definition of eosegmentation is to joinfly segment“something similr”ian a ven set of images.We present a rapid CO— segmentation algorihm。The algoritthm extracts the features from a set of images first and determines“something similar’’in the approximate range of related images according to the extracted features,then it uses CPMC algorithm to produce a series of binary segmentation results, and finally the“similarity’’between segmentation results and ground truth is learned by creating a random forest,SO the segmentation results will be ranked based on“similarity”automatically.Experimental results show that the proposed method runs hish efficiency when segmenta— tion results are satisfactory. Keywords Cosementgation Constrianed parametric min—cut(CPMC) Similarity 出的一组图像中存在“相似的东西”。Rother.c等人” 发现将 0 引 言 图像分割是指根据灰度、彩色、空间纹理、几何形状等特征 把图像划分成若干个互不相交的区域,使得这些特征在同一区 域内表现出一致性或相似性,而在不同区域间表现出明显的不 同…。一副图像可能呈现出多个物体,因此近二十年来,很多 研究者都致力于将图像分割成多个不同的区域,这些区域分别 属于不同的物体或背景。这种分割思路可以认为是试图将图像 中的所有“感兴趣区域”一次性呈现出来。这种多个区域的分 割结果可以用一组二值分割结果表示出来,其中每个二值分割 一组具有“相似的东西”的图像联系起来,提取它们的共同信 息,能够很好地解决图像分割中的一些模棱两可的问题。因此, 相比单幅图像的分割,协同分割会在难度上有所下降。关于协 同分割比较新的文献[2—4,11,13,14]。其中,文献[2]将 CPMC算法创造性地应用于协同分割之中,强调“相似的东西” 是某种特定的“物体”这一概念,并对二值分割结果与图像中感 兴趣区域之间的“相似性”度量进行了学习,因而能够对分割结 果进行自动排列,相比文献[3,4]而言,它的分割精度有所提 高,然而,它在产生二值分割结果的过程中似乎并没有很好地利 用协同分割所具有的先验知识,因此它并没有克服CPMC算法 在初步分割过程中所存在的缺陷。CPMC算法通过改变偏倚量 结果都代表着多区域分割结果中的某个特定区域。基于此,近 年来,有研究者提出了另外一种思路,这种思路并没有将图像分 割成多个区域,而是产生一系列的二值分割结果,然后对这些二 值分割结果按与原图中某块“感兴趣区域”之间的“相似度”进 行排列。CPMC算法便是基于这种思路。 在缺乏先验知识的情况下,对单幅图像进行分割总是很困 难,鉴于此,有研究者提出了协同分割。协同分割的一种典型定 A的大小和种子点的选择区域而产生一系列的二值分割结果, 在这个过程当中,由于缺乏先验知识,种子点的选择毫无针对 性,从而降低了算法的效率,而协同分割的提出,正是为了将具 有“相似的东西”这一先验知识应用于图像分割当中,从而降低 图像分割的难度。提取出一组图像的相似信息,使得CPMC算 收稿日期:2013一l1—1O。广东省科技计划项目(2012B010100029)。 王夔华,副教授,主研领域:人工智能。张典,硕士。罗静,硕士。 义是指在给出的一组图像中,将“相似的东西”共同分割出 来 J。从它的定义中我们可以获取一个先验知识,那就是在给 第7期 金伟等:基于测地距离与极限学习机的监督型LLE算法研究 251 平面后,分类界限清晰,能对数据类别进行有效的区分。实验还 [6] Cho M,Park H.Nonlinear dimension reduction using ISOMap based on 对多类别大数据集Vowel,Pendigits进行降维,如图5所示,由于 class information[C]//Proceedings ofthe2009 internationaljoint con— 原数据集部分区域数据类别较难区分,样本类别相对模糊,导致 ference Neurla Networks.USA,2009:2830—2834. IOS.SPLLE算法降维分类效果降低。如表2中,Vowel与Pen— [7] Chen J,Liu Y.Loclary linear embedding:a survey[J].Artiifcial Intelli— digits的分类精度都只有80%左右。 gence Review,2011,36(1):29—48. 在对数据集进行ISOLLE、SPLLE、ISO—SPLLE算法降维后, [8] Genaro D S,German C D,Jose C P.Locally linear embedding based on correntropy measure for visualization nad classiifcaiton[J].Neurecom— 使用极限学习机(ELM)进行模式识别,采用l0折交叉验证进行 puting.2012,8O:19—3O. 测试,即将数据分成lO组,每次选取1组作为测试样本,其余9 [9] eGnaro D S,Carlos A M.Regularization parameter choice in lcoally lin— 组作为训练样本,直到所有的均已当选过一次测试样本。得出 ear embedding[J].Neurocomputing,2010,73(10—12):1595 的测试精度如表2所示,ISO.SPLLE算法精度结果与降维效果 —1605. 相符,在大数据集与小数据集上,部分测试精度都远远高于 [10] Alipanabia B,Gbodsib A.Guided Loclaly Linear Embedding[J].Pat- ISOLLE、SPLLE算法。 tern Recognition Letters,2011,32(7):1029—1035. 表2三种方法降维后ELM测试分类精度 [11] Hui K h,Li C 1,Zhang L.Sparse neighbor representation for classiifea- tion[J].Pattern Recognition Letters,2012,33(5):661—669. SPLLE ISOLLE ISO—SPLLE [12] Ridder D,Olga K,Okun O.Supervised oLclaly Linera Embedding[J]. Wine 72.99% 71.81% 92.20% Artiifcial Neural Networks and Neural Information Processing,2003: Iirs 81.80%88.34% 97.77% 333—341. [13] SBRCT 41.50% 63.33% 91.87% Claudio V,Degenhard A.ISOLI ̄,:LLE with gedoesic distnace[J]. NeurocomPuting,2006,69(13—15):1768—1771. Vowel 70.36% 73.12%81.75% [14] Zhang X F.Mahalnaobis distnace metric based Laplacina mapping for Pendigits 69.22% 71.34% 78.62% image recognition[C]//ICICSE.2011:1—5. [15] Huang G B,Chert L,Siew C K,University approximation using incre— 因此,从上述实验结果分析得出,数据集在原高维空间中内 mentlafeedforward networks with arbitrary input weights[J].Neurla 部类别结构相对清晰的情况下,ISO—SPLLE算法能在降维过程 Networks,2006,17(4):879—892. 中保持原有的内部结构,有效地获取数据在低维空间上的映射。 [16] Huang G B,Zhu Q Y,Siew C K.Exterme learning machine:theory 当数据集在原高维空间上数据点较多,各类数据结构交错模糊 and applications[J].Neurcoomputing,2006,70(1—3):489—501. 的情况下,由于ISO.SPLLE算法保持原几何结构的局限性,降维 [17] Huang G B,Lei C N.Enhancod random search based incremental ex— 效果逐渐失效,但是相比于ISOLLE、SPLLE算法,该算法降维效 treme learning machine[J].Neurocomputing,2008,71(16—18): 果有了很大的改善,验证了之前基础理论的正确性。 3060—3068. [18] Dijkstra E W.A note on two problems in connection with graphs[J]. 5 结语 Numerische Mathematik,1959(1):269—271. [19] Lee J A,Lendasse A,Donckers N,et a1.A robust nonlinear pmjection method[C]//ESANN,2000. 本文提出一种基于测地距离与极限学习机的新型监督型流 形学习算法,测地距离替代欧式距离更符合流形结构,结合已知 数据类别信息与数据本身的物理结构,减少类内距,增加类间 (上接第215页) 距,有较好的数据分类效果。对于测试未知类别的数据,可用 [18]Clrak N R,Swayze A G,Gallagher J A,et a1.1993,the U.S.Geolog・ ical Survey,Digitla Spectral Library:Version 1:0.2 to 3.0 microns, ELM训练出映射网络,将数据映射至二维平面,再用ELM进行 U.S.Geologicla Survey Open File Reoprt[EB/OL].http://speclba. 分类测试。实验结果证明了该方法的有效性和可行性。 cr-usgs・gov・ 参考文献 [19]Sevella J,Bernabe S,Plaza J A,et a1.A new digital repository for re- motely sensed hyperspectral imagery with unmixing-based retrieval Man—Suk O.A simple and efficient Bayesina pmc ̄um for selecting di— functionality[C]//Proceedings of SPIE,2012,8514(12). mensionality in multidimensional scaling[J].Journal of Multivariate A- [2O]Chang C I,Du Q.Estimaiton of number of speetrlaly distinct singal nalysis,2012,107(1):200—209. esurees in hyporspoctrla imagery[J].IEEE Transactions on Geoscience [2] Pacheco J,Casado S,Porras S.Exact methods for variable selection in nad Remote Sensing,2004,42(3):608—619. principal component analysis:Guide functions and pm—selection[J]. Computational Statistics and Data Analysis,2013,57(1):95—111. (上接第219页) [3] Chen S B,Zhao H F,Kong M,et a1.2D・LPP:A two-dimensional exten— [14]Kim E,Li Hongsheng,Huang Xiaolei.A Hierarchical Image Cluste- sion of locality preserving projections[J].Neumcomputing,2007,70 irng Cosegmentation Framework[C]//IEEE Confeernce on Computer (4):912—921. Vision and Pattern Recognition(CVPR).2012:686—693. [4] Wang J Z.Geomet1]c structure of hig}l-dimensional data and dimen— [15]Batra D,Kowdle A,Parikh D,et a1.iCoseg:Interactive co・segmenta— sionality reduction[M].New York:Springer Heidelberg Dordrecht OLn+ tion wiht intelligent scribble guidance[C]//IEEE Conference on Cam. don,2011:131—147. putcr Vision and Pattern Recognition(CVPR),2010:3169—3176. [5] Chen C,Zhang L J,Bu J J,et a1.Constrained Laplacian Eigenmap for [16]Sivic J,Zisserman A.Video Geosle:A Text Retrieval Approach to dimensi0nality reduction[J].Neuereomputing,2010,73(4):951 Object Matching in Videos[C]//IEEE Confeernce On Computer Vision —958. nad Pattern Recognition(CVPR),2003:1470—1477. 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容