一种基于图像方差和颜色量化的交互式图像分割方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像方差和颜色量化的交互式图像分割方法，包括如下步骤：标记出图像的前景和背景，得到种子图像；将种子图像的三个通道量化到由Bin组成的直方图内，计算每一个像素点的量化索引和种子图像实际使用的Bin的个数；计算图像的全局方差；构建图割模型，并使用最大流算法对图像进行分割。本发明专利技术的积极效果是：通过使用本方法，用户只需要简单标记出图像的前景和背景，就可以准确地将前景图像分割出来，与其他同类方法相比，本方法具有很高的精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像方差和颜色量化的交互式图像分割方法
本专利技术涉及一种基于图像方差和颜色量化的交互式图像分割方法。
技术介绍
图像分割技术是图像处理与计算机视觉的基本问题之一，在计算机视觉中占有非常重要的地位，其主要目标是将图像分割为多个互不相重叠的区域。本文内容主要针对图像分割的子领域：交互式图像分割，其用于将图像分割为前景和背景两个区域。交互式图像分割在计算机视觉中有广泛的应用场景，包括军事，气象，医学，图像编辑等。交互式图像分割首先由用户使用不同颜色的画笔在图像上标记出前景和背景：比如前景使用红色画笔，用户用画笔在需要提取的前景、背景上面画一条线，前景和背景使用不同颜色画线标记。下一步由算法自动根据用户的标记对图像进行分割。图像分割的方法非常多，本文主要是基于图割的基础进行图像分割。图割算法简要描述：在计算机科学中，图通常表示为顶点、边的集合<V,E>，将顶点Vi,Vj连接起来形成边Ek，边可以是有向的，也可以是无向的，这样得到的一个顶点、边的集合就构成一个图。在图像分割中，通常将图像每一个像素点视为一个顶点，相邻像素Vi,Vj之间的关系用相互连接的边wi,j表示，除此之外，还会设置两个虚拟顶点(源点、汇点S,T)用来表示前景、背景，将所有用户绘制的前景像素点与S连接形成S-link，所有背景像素点与T连接形成T-link，最后为每一条边设置权重完毕后即可以使用最大流算法进行图像分割。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术提供了一种基于图像方差和颜色量化的交互式图像分割方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于图像方差和颜色量化的交互式图像分割方法，包括如下步骤：步骤一、标记出图像的前景和背景，得到种子图像；步骤二、将种子图像的三个通道量化到由Bin组成的直方图内，计算每一个像素点的量化索引和种子图像实际使用的Bin的个数；步骤三、计算图像的全局方差；步骤四、构建图割模型，并使用最大流算法对图像进行分割。步骤三所述计算图像的全局方差的方法为：式中，Ii表示下标为i的像素，Ωi表示像素下标为i的邻域，NUM表示的实际计算次数，H,W分别表示图像的高和宽。步骤四所述构建图割模型，并使用最大流算法对图像进行分割的方法为：(1)计算图像颜色和空间距离，根据图像颜色和空间距离构建图割模型的边：计算当前像素点与邻域像素点的颜色距离：计算当前像素点i与邻域像素点j的空间距离：计算图割模型边的权重：其中：alpha大于等于0.8且小于1,alpha与beta之和为1；(2)根据步骤二计算出的每一个像素点的量化索引和种子图像实际使用的Bin的个数，进一步构建图割模型的边；(3)根据步骤一标定的种子图像，将标记的前景点和背景点仅与源点S、汇点T相连接，构建图割模型的S-link和T-link；(4)使用最大流算法求解图割模型，得到一个二值图像，分别为分割出的前景和背景。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：通过使用本方法，用户只需要简单标记出图像的前景和背景，就可以准确地将前景图像分割出来，与其他同类方法相比，本方法具有很高的精确度。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本专利技术方法的流程图。具体实施方式一种基于图像方差和颜色量化的交互式图像分割方法，包括如下步骤：步骤一、标记出图像的前景、背景，得到种子图像；步骤二、将图像(R,G,B)的三个通道量化到由Bin组成的直方图内，并计算出图像实际使用的Bin的个数：对每张图像Ii＝1,2，...,H+W(R,G,B)按照以下方法将其量化到64×64×64＝262144个Bin中，初始化一个二维数组Zx,y，用于记录对应像素点的量化索引，其中：H,W分别表示图像的高和宽。初始化直方图：计算空间坐标为x,y的像素值R,G,B量化索引：index＝B/256.0*64+64*G/256.0*64+4096*R/256.0*64(2)统计量化结果：H262144[index]＝H262144[index]+1(3)Zx,y＝H262144[index](4)最后计算出实际使用的直方图Bin的个数used，计算规则为统计直方图H262144[index]中不为0的数量。步骤三、计算图像的全局方差：式中，Ii表示第i张图像，Ωi表示像素下标为i的邻域，NUM表示的实际计算次数。步骤四、构建图割模型，并使用最大流算法对图像进行分割：(1)计算图像颜色和空间距离，根据图像颜色和空间距离构建图割模型的边：计算当前像素点i与邻域像素点j的颜色距离计算当前像素点i与邻域像素点j的空间距离计算图割模型边的权重：将图像前像素点i(0..H*W-1)与邻域像素点j∈Ωi连接一条边，边的权重为其中alpha满足大于等于0.8且小于1,alpha与beta之和为1。(2)根据步骤二计算出的实际使用的直方图Bin的个数used与每一个像素点的量化索引Zx,y，进一步构建图割模型的边，具体构建方法如下：假定第(1)步结束后总共构建的边数为E，将新构建的边连接在先前构建的边之后，具体构建规则为：假定当前像素点i0<＝i<＝H*W-1的坐标为(x,y)，其量化索引为Zx,y，则添加的边为<i,E+Zx,y>；(3)根据步骤一标定的种子图像，将标记的前景、背景点仅与源点、汇点S,T相连接，构建图割模型的S-link和T-link；(4)使用最大流算法求解图割模型，得到一个二值图像，分别为分割出的前景和背景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像方差和颜色量化的交互式图像分割方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、标记出图像的前景和背景，得到种子图像；步骤二、将种子图像的三个通道量化到由Bin组成的直方图内，计算每一个像素点的量化索引和种子图像实际使用的Bin的个数；步骤三、计算图像的全局方差；步骤四、构建图割模型，并使用最大流算法对图像进行分割。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像方差和颜色量化的交互式图像分割方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、标记出图像的前景和背景，得到种子图像；步骤二、将种子图像的三个通道量化到由Bin组成的直方图内，计算每一个像素点的量化索引和种子图像实际使用的Bin的个数；步骤三、计算图像的全局方差：式中，Ii表示下标为i的像素，Ωi表示像素下标为i的邻域，NUM表示的实际计算次数，H,W分别表示图像的高和宽；步骤四、构建图割模型，并使用最大流算法对图像进行分割：(1)计算图像颜色和空间距离，根据图像颜色和空间距离构建图割模型的边：计算当前像素点与邻域像素点的颜色距离：

【专利技术属性】
技术研发人员：杨弢，
申请(专利权)人：成都品果科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51