Transforming bi-dimensional sets of image pixels into mono-dimensional sequences with a Peano scan (PS) is an established technique enabling the use of hidden Markov chains (HMCs) for unsupervised image segmentation. Related Bayesian segmentation methods can compete with hidden Markov fields (HMFs)-based ones and are much faster. PS has recently been extended to the contextual PS, and some initial experiments have shown the value of the associated HMC model, denoted as HMC-CPS, in image segmentation. Moreover, HMCs have been extended to hidden evidential Markov chains (HEMCs), which are capable of improving HMC-based Bayesian segmentation. In this study, we introduce a new HEMC-CPS model by simultaneously considering contextual PS and evidential HMC. We show its effectiveness for Bayesian maximum posterior mode (MPM) segmentation using synthetic and real images. Segmentation is performed in an unsupervised manner, with parameters being estimated using the stochastic expectation--maximization (SEM) method. The new HEMC-CPS model presents potential for the modeling and segmentation of more complex images, such as three-dimensional or multi-sensor multi-resolution images. Finally, the HMC-CPS and HEMC-CPS models are not limited to image segmentation and could be used for any kind of spatially correlated data.


翻译:通过佩亚诺扫描将二维图像像素集转换为一维序列是一种成熟技术,使得隐马尔可夫链可用于无监督图像分割。相关的贝叶斯分割方法可与基于隐马尔可夫场的方法相媲美,且计算速度显著更快。近期佩亚诺扫描被扩展为上下文佩亚诺扫描,初步实验表明其关联的隐马尔可夫链模型(记为HMC-CPS)在图像分割中具有重要价值。此外,隐马尔可夫链已扩展为隐证据马尔可夫链,能够改进基于隐马尔可夫链的贝叶斯分割。本研究通过同时结合上下文佩亚诺扫描与证据隐马尔可夫链,提出了一种新的HEMC-CPS模型。我们通过合成图像与真实图像验证了该模型在贝叶斯最大后验概率分割中的有效性。分割过程以无监督方式进行,参数估计采用随机期望最大化方法。新HEMC-CPS模型为更复杂图像(如三维图像或多传感器多分辨率图像)的建模与分割提供了潜力。最后,HMC-CPS与HEMC-CPS模型不仅限于图像分割,可适用于任何类型的空间相关数据。

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