1 山东科技大学测绘与空间信息学院，山东 青岛 266590
2 河北省地理信息集团有限公司，河北 石家庄 050000
3 河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京 211100
针对道路养护管理中缺乏车辙精确边界自动分析提取的问题，提出一种基于点云分水岭算法的路面车辙三维轮廓提取方法。首先对单车道路面激光点云数据进行高程归一化处理，消除路面横向设计坡度影响；利用包络线算法计算路面横断面的相对深度，生成路面点云相对深度模型，用于增强车辙辙槽的凹陷特征，并消除路面纵向坡度对点云分水岭算法的影响；然后，通过计算车辙边界曲率特征获取车辙粗略分界线，据此将路面划分为5个区域，选择每条横断面在对应区域相对深度最大的点作为点云分水岭算法的注水点集；最后，根据分水岭算法积水浸没的原理精确获取车辙的纵向轮廓。利用青岛平度市内S218省道的路面车辙激光点云数据进行实验分析。结果表明：所提方法可准确提取多类型的车辙边界，获取的车辙轮廓纵向边界均方根误差小于5 cm；同时，基于车辙边界获得的车辙深度均方根误差均小于1.5 mm，包络线法计算的车辙深度均方根误差均大于1.5 mm，所提方法具有更高的精度。所提方法为道路养护管理提供了一种有效的车辙三维轮廓提取方法。
遥感 路面激光点云 车辙 分水岭算法 三维轮廓 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411010
光学 精密工程
2023, 31(22): 3331
1 吉林农业大学 信息技术学院， 吉林 长春 130118
2 长春工业大学 计算机科学与工程学院， 吉林 长春 130012
3 长春中医药大学附属医院 医药影像科， 吉林 长春 130000
4 长春中医药大学 医药信息学院， 吉林 长春 130117
对血液涂片图像中的红细胞进行精确分割是一项重要的技术，也是一个难题，主要是因为红细胞经常重叠，没有明显边界。针对此问题，本文提出一种基于U-Net++和神经常微分方程（Neural Ordinary Differential Equations，NODE）的深度学习网络NODE-UNet++用于红细胞的初步分割，再利用标记分水岭算法分割血液涂片图像中的粘连红细胞。首先对图像进行裁剪和标注，突出待分割区域；然后应用新的语义分割体系结构NODE-UNet++对预处理后的图像进行初始分割得到概率灰度图；最后采用标记分水岭算法将灰度图中的粘连红细胞分离，得到最终红细胞分割结果图。实验结果表明，Dice系数达到96.89%、平均像素准确率达到98.97%、平均交并比达到96.33%。通过对不同血液涂片图像的分割结果表明，该方法能高效精确地提取每个红细胞，满足后续红细胞图像处理的需求。
图像分割 红细胞 神经常微分方程 标记分水岭算法 image segmentation red blood cell neural ordinary differential equations marked watershed algorithm
武汉工程大学计算机科学与工程学院，湖北 武汉 430205
针对锂电池正负极缺陷造成严重安全事故的问题，提出一种锂电池正负极距离缺陷检测方法。先获取锂电池的X光图像，通过分水岭算法截取图像中的感兴趣区域，并对感兴趣区域进行旋转校正。针对锂电池负极直线区域难以分割的问题，设计水平方向梯度模板提取正极边界，截取锂电池负极直线部分。利用多尺度视网膜增强算法和扩大差分模板提取负极直线。对提取出的负极直线进行水平投影以获取直线纵坐标，根据正极梯度和提取的负极直线获取正负极端点坐标，进而获取锂电池正负极距离。实验结果表明，所提算法的漏检率低，运行稳定，满足工业要求。
图像处理 锂电池 X光图像 分水岭算法 多尺度视网膜增强 梯度投影 激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1010001
1 河海大学地球科学与工程学院, 江苏 南京 210000
2 浙江华东测绘与工程安全技术有限公司, 浙江 杭州 310000
3 浙江宁海抽水蓄能有限公司, 浙江 宁波 315000
单木是森林的基本构成单元, 精准单木检测和高效参数获取对提高林业管理质量和生产效率意义重大。针对亚热带针叶林单木分割存在的分割方法与参数选取问题, 探究分水岭算法、距离判别聚类算法和层堆叠算法的关键分割参数选取, 比较三种算法对单木集群的分割效果, 并结合识别结果与实测数据评价分割精度。试验结果显示: 采用距离判别聚类算法和层堆叠算法分割单木集群时, 存在着过度分割或者分割不足的情况; 而分水岭算法的分割效果最佳, 且分割精度最高。
激光点云 单木分割 分水岭算法 距离判别聚类算法 层堆叠算法 point cloud data individual tree segmentation the watershed algorithm point cloud-based cluster segmentation layer stacking
中国计量大学工业与商贸计量技术研究所，浙江杭州 310018
激光热成像是一种检测电感微裂纹的新方法，但批量自动检测时电感彼此靠近易导致定位错误和误检。根据激光扫描和热成像检测过程分析图像特征，提出求取温度梯度图并利用次大值滤波消除其激励非均匀性，采用形态学操作断开样品粘连处并去除干扰噪声点；通过距离变换结合分水岭算法得到电感图像分割结果。实验结果表明：该方法实现了对批量铁氧体电感图像的自动分割提取，为后续铁氧体电感试样的分选打下良好基础。
激光热成像 正交扫描 铁氧体电感 图像分割 距离变换 分水岭算法 laser thermography, orthogonal scanning, ferrite i
1 河南理工大学测绘与国土信息工程学院, 河南 焦作 454000
2 中国科学院遥感与数字地球研究所, 北京 100094
地物纹理的复杂性,使地物分类一直是遥感领域研究的热点和难点。机载激光技术可以直接获取地物的三维点云信息,影像数据可以提供丰富的波谱信息,因此,结合机载激光点云和航空影像主被动遥感数据对地物进行分类。首先,将三维点云数据转换成网格数据,并利用顶帽变换算子去除噪声点;然后,对网格数据进行区域分割,引入植被区域限制的分水岭算法生成聚类区域;最后,利用模糊证据理论对不同聚类区域进行地物类型识别。用ISPRS数据集中的机载激光点云和航空影像数据作为实验数据,对本方法进行精度评价。结果表明,与基于单点的证据理论分类方法相比,本方法的分类效果较好。
遥感影像 机载激光点云 分水岭算法 证据理论 精度评价 激光与光电子学进展
2020, 57(18): 182803
1 武汉大学
2 电子信息学院, 武汉 430079
3 测绘遥感信息工程国家重点实验室, 武汉 430079
为了利用单目视觉实现空间六自由度的形变监测方法, 研究基于方向预估的圆对跟踪算法、基于分水岭的轮廓提取算法和遮挡判别方法, 设计并研制了基于嵌入式平台的监测系统。系统包括靶标模块、视觉采集模块、中央处理模块和结果显示接口。靶标平面上包含5对等大的白色圆形标记, 将靶标固定在待测物体的外表面上, 通过跟踪各圆对的相对位置, 解算待测物体在空间笛卡尔直角坐标系下的位移和旋转角。
单目视觉 六自由度 形变监测 方向预估 分水岭算法 monocular vision six-DOF deformation monitoring direction-prediction watershed algorithm
1 南京林业大学林学院, 江苏 南京 210037
2 南京林业大学南方现代林业协同创新中心, 江苏 南京 210037
3 滁州学院地理信息与旅游学院, 安徽 滁州 239000
4 安徽省地理信息智能感知与服务工程实验室, 安徽 滁州 239000
从高分辨率遥感影像中提取单木树冠信息能够有效提高森林资源的调查与管理水平;针对现有单木树冠提取方法对郁闭度较高的阔叶林提取精度低的问题,提出一种基于迭代H-minima改进分水岭算法的高分辨率遥感影像单木树冠提取方法;首先利用形态学开操作对图像进行平滑处理,采用Sobel算子提取梯度图像,并利用均值滤波进行去噪处理;然后利用一组h值在梯度图像上迭代识别树冠标记,利用虚假标记检测方法过滤无效标记;最后引入对称原则来限制分水岭算法的淹没过程,避免树冠标记过生长与无标记树冠合并;以高分辨率遥感影像作为数据源,同时采用传统的标记控制分水岭算法和所算法提取单木树冠,从单木位置和树冠轮廓两个方面,以及样地和单木两个尺度上对单木树冠提取的精度进行评价。结果表明:所提算法提取树冠的F测度为92.71%,比标记控制分水岭算法提高了31.99%;所提算法能够有效抑制过分割、减少欠分割,从而提高单木树冠的提取精度。
遥感 单木树冠提取 H-minima变换 高分辨率遥感影像 分水岭算法 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 122802
武汉大学 物理科学与技术学院, 武汉 430072
在高强度超声聚焦(HIFU)治疗中, 图像自动导航是整个治疗过程的关键步骤。针对超声肿瘤图像分割提出了两种算法, 分别为梯度阈值法和区域合并法。其中梯度阈值法针对分水岭过分割的缺陷, 选取小于设定的梯度阈值的点作为分水岭变换的种子点, 从而很好地抑制了过分割现象；区域合并法首先通过分水岭变换将图像过分割成许多具有区域均质性的超像素, 然后基于最小描述(MDL)原则进行合并, 将拥有相似纹理特征的小区域聚类在一起, 达到抑制过分割的目的。实验结果表明这两种算法有效地解决了分水岭变换过分割的问题, 同时能够很好地应用到超声肿瘤图像分割中。
高强度超声聚焦 图像分割 分水岭算法 梯度阈值 区域合并 high intensity focused ultrasound (HIFU) tumor segmentation watershed algorithm gradient threshold regional consolidation
