1 重庆交通大学 智慧城市学院, 重庆 400074
2 自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室, 深圳 518038
为了解决长测距地面激光点云高密度变化的问题, 采用了一种密度自适应的平面分割方法。首先基于估算理论点间距构建动态邻域搜索范围, 联合内指标和香农熵确定最佳邻域并计算维度特征; 然后根据最佳邻域、维度特征、法向量和点面距设计区域增长规则, 得到初步分割结果; 最终通过面片合并优化分割结果, 并在最长扫描距离为1 km的单站地面激光扫描数据进行了实验验证。结果表明, 该方法分割准确率达到95%, 召回率达到92%, 能够准确对长测距地基点云中的建筑物平面进行分割; 与传统香农熵方法相比, 本文中使用动态邻域搜索范围可以显著提高算法效率。该方法能高效准确地从大场景点云中提取建筑物平面, 为城市3维建模提供了参考。
激光技术 分割 动态邻域搜索范围 最佳邻域 维度特征 区域增长 laser technique segmentation dynamic neighborhood search range optimal neighborhood dimensionality feature region growing
1 西安邮电大学现代邮政学院，陕西 西安 710061
2 西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710121
针对红外与可见光图像融合算法中存在的目标提取不充分、细节丢失等问题，提出一种基于改进的区域生长法（IRG）与引导滤波的红外与可见光图像融合方法。首先对红外图像使用IRG进行目标提取，然后对红外和可见光图像使用非下采样剪切波变换（NSST），并对所得低频与高频分量进行引导滤波，由滤波后的红外和可见光低频分量通过基于IRG的融合规则得到低频融合系数，由增强的高频分量经过双通道脉冲发放皮层模型（DCSCM）得到高频融合系数，最后经NSST逆变换得到融合图像。用主观评价和6种常用客观评价指标对融合图像进行评估。实验结果表明，所提算法的融合图像目标突出、背景信息清晰、细节保留能力强，在主观和客观评价上均有明显优势。
图像处理 图像融合 改进的区域生长法 引导滤波 双通道脉冲发放皮层模型 非下采样Shearlet变换 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1610009
1 中核北方核燃料元件有限公司，内蒙古 包头 014035
2 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心，重庆 400044
在某燃料元件产品中燃料颗粒随机弥散分布在非金属材料中，表征燃料颗粒的分布状况进而评估产品工艺质量具有重要意义。针对该问题，对三维空间内相邻燃料颗粒的间距测量进行了研究，使用X射线微焦计算机层析成像（CT）对该类产品进行了三维扫描成像，从而得到了三维CT图像。在三维CT图像的基础上，提出了一种结合改进型空间直觉模糊C均值聚类和三维区域生长的自动算法，用于分割图像中的燃料颗粒以得到每个燃料颗粒的空间结构。然后，通过计算质心获得燃料颗粒的中心坐标，进而自动计算出相邻燃料颗粒的空间距离。通过仿真实验验证了所提算法的可行性，通过标准球实验验证了测量误差，并通过实际燃料元件测试了相邻燃料颗粒间距的自动测量，表明了所提方法对燃料颗粒间距测量的有效性。
X射线光学 燃料颗粒 X射线微焦计算机层析成像 空间直觉模糊C均值聚类 区域生长 三维分割 间距自动测量
1 长安大学 电子与控制工程学院, 陕西 西安 710064
2 西安应用光学研究所, 第十七研究室, 陕西 西安 710065
3 交通运输部公路科学研究院, 北京 100088
针对提取道路点云聚类方法存在欠分割、过分割的问题, 提出了一种基于坡度滤波算法和改进欧式距离的区域生长算法相结合的道路点云提取方法。原始点云数据量大且繁杂, 采用统计分析进行预处理, 去除一定数量悬空的噪声, 减少数据量; 为防止点云数据精度损失, 对预处理后的点云按照格网进行划分, 结合坡度滤波算法, 去除非地面点干扰, 获取地面点云; 以法向量夹角和欧氏距离为约束条件, 采用改进的区域生长算法提取路面点云。使用两组不同场景下的车载点云数据进行试验, 证明了该方法的有效性。
激光技术 道路点云提取 坡度滤波 区域生长算法 laser techniques extraction of road points slope filtering region growing algorithm
1 山东理工大学机械工程学院，山东 淄博 255049
2 山东直通车科技有限公司，山东 淄博 255000
对料堆表面和形态进行特征提取是实现仓储自动化、智能化的前提与基础，为货料的自动存、取控制提供判断依据。为了提取料堆的形态与覆盖面特征，首先，采用激光雷达对料堆进行扫描，获取三维点云后使用融合算法进行预处理；其次，基于表面法向量的差异和空间距离差异对点云进行超体素聚类；最后，利用曲面凹凸判断方法对聚类后的三维点云曲面提取出凸面，从而实现了料堆表面形态的判断。实验结果表明，该方法可较好地识别料堆表面特征，识别误差小于3.11%，且不需要针对场景进行训练，可直接应用于不同料堆场景。
遥感与传感器 激光雷达 特征提取 超体素聚类 凹凸关系 区域生长 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0228005
1 长春工业大学 计算机科学与工程学院, 吉林 长春 130012
2 吉林农业大学 信息技术学院, 吉林 长春 130118
3 空军航空大学 航空作战勤务学院, 吉林 长春 130022
由于医疗图像质量差、对比度低、患者之间差异大导致全自动分割方法很难获得足够准确、鲁棒的结果。为了解决全自动分割方法的局限性, 本文提出一种基于神经网络改进的区域生长法, 并与全卷积神经网络相结合对肝脏CT图像进行交互式分割。首先对图像进行预处理, 突出待分割肝脏区域; 接着计算像素在不同边缘检测算子下的梯度值作为该像素的特征, 形成像素特征向量训练网络: 该网络以一对像素特征向量为输入, 以两像素的关联度系数为输出; 然后将训练好的神经网络模型作为区域生长算法的生长准则, 手动交互选取一点产生分割结果; 最后将分割结果作为原图的交互信息和原图灰度通道连接在一起一同输入全卷积神经网络。实验结果表明: 平均Dice系数达到96.69%, 像素准确率达到99.62%, 平均交并比达到9665%。不同的腹部CT图像序列中肝脏的分割结果表明, 该方法能精确提取肝脏区域, 满足临床应用的需求。
全卷积神经网络 区域生长法 交互式分割 fully convolutional neural network region growing method interactive segmentation
1 航空工业北京长城计量测试技术研究所，北京 100095
2 南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016
使用激光雷达对大型结构件实施测量时往往需要通过布设多个测量站位构建大尺寸测量网络，其中激光雷达的站位及其数目是影响测量结果的关键因素。针对飞机大部件外形测量需求，设计了一种面向大型结构件的激光雷达测量规划方法。以测量精度为约束，以测量站位数目和测量区域划分结果为评价目标，对待测数模进行特征离散并提取离散点法矢信息，利用基于区域生长算法的测量站位规划方法获取初始站位及数量，引入测量不确定度，优化测量站位和测量区域的划分结果。实验表明，相较于基于经验的人工测量规划，该方法更易得到大范围、少数量的测量区域划分结果以及合理的激光雷达测量站位，具有良好的可行性和有效性。
激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2112002
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 南京 210094
对于隐蔽目标的探测, 雷达技术是常用的手段, 现已发展出探地雷达、穿墙雷达等技术。毫米波具有一定的穿透能力且可以成像, 毫米波辐射计可全天候、全天时工作, 且系统相对体积小、成本低、使用方便, 因而受到越来越多的关注。对于浅埋的金属目标, 提出利用其毫米波辐射成像进行探测, 并利用区域生长法提取图像中的单个感兴趣目标, 依据其辐射温度加权计算目标中心。实验研究表明, 利用该方法处理可探测到浅埋的金属目标, 并提取出感兴趣的单个目标及其特征, 以作为进一步应用的参考。
毫米波 辐射成像 浅埋目标 金属目标探测 区域生长法 millimeter wave radiometric imaging shallow-buried target metal object detection region growing method
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
针对太赫兹全息再现像易出现边界模糊的问题,提出了一种基于进化算法优化区域生长的分割方法。首先对原始图像进行双边滤波,同时进行形态学腐蚀操作,得到区域生长的种子。其次利用遗传算法和差分进化算法进行阈值寻优,以限制区域生长。得到太赫兹全息图像的分割结果后,以平均结构相似度(MSSIM)为客观评价来衡量算法的有效性,分割结果显示进化算法优化的区域生长算法效果较好,MSSIM可达0.8以上。最后,为比较两种进化算法的寻优性能,将算法应用于可见光图像,根据图像的分割结果,得到差分进化算法在速度和寻优能力上均优于遗传算法的结论。
太赫兹技术 太赫兹数字全息 图像分割 区域生长 差分进化算法 遗传算法
