经由二元和多类马尔可夫随机场的基于高效半定规划的推理的图像分割。一种用于通过图像分割来控制物理系统的系统包括控制器。控制器可以被配置为从第一传感器接收n个像素的图像；从第二传感器接收图像的注释，基于图像和注释形成耦合矩阵、每个长度为n的k个类向量和偏置系数；基于耦合矩阵、类向量和偏置系数生成每个长度为n的n个像素向量；从像素向量创建长度为n的单个分割向量，其中分割向量中的每个条目标识k个类向量中的一个；输出单个分割向量；以及基于单个分割向量来操作物理系统。