基于块相似性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块相似性的交互式图像分割方法，主要解决现有方法特征相似性分析不准确，性能推广受限制的问题。其实现步骤为：(1)提取图像背景与前景标记块的亮度信息，并利用图像的块相似性，对图像进行相似性分析；(2)根据相似性分析得到的权值，计算图像中每一个像素点分别到前景标记点与背景标记点的测地距离；(3)根据测地距离的结果得到像素点属于前景与背景的概率；(4)根据概率的大小将图像分为前景与背景。本发明专利技术有效地利用了图像标记块的特征信息，利用块信息进行图像相似性分析，较传统的图像特征相似性分析更为准确，分割结果一致性较好，且背景干扰低，可用于自然图像分割。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理
，特别是涉及图像分割方法，可用于国防军情监控、 环境变化评估、天文影像、医学影像等领域的自然图像分割。
技术介绍
图像分割是人们根据需要将图像划分为有意义的若干区域或部分的图像处理技术，是图像处理研究的热点问题。一副图像往往包含不同的部分，如物体，环境，背景等，这些部分中有人们比较感兴趣的区域，因此，把图像分割成若干部分，利用子图像的特征及其之间的关系来描述图像，对于图像的进一步分析有着很重要的作用。按照在分割过程中用户是否参与，可将图像分割分为交互式图像分割和非交互式图像分割两种类型。交互式图像分割一般针对的是图像前景与背景的分割，交互式操作带给了它们分割中所需要的图像先验信息，而非交互式图像分割没有用户的参与，它是给定一幅图像，算法自动完成整个分割，分割效果较差。2007年Alexis Protiere和Guillermo Sapiro提出基于Gabor特征的交互式图像分割，通过对图像做Gabor滤波，提取滤波后各个子带的窗口能量特征，对各个子带能量特征进行高斯建模，得到各像素点属于前景和背景的权值概率矩阵，最后，把权值概率矩阵看作有向带权图，图像列化坐标值作为顶点值，权值概率矩阵中对应的权值作为边的权，将图像分割问题转化为所有像素点到前景与背景的标记像素点的最短路径问题，根据得到的最短路径将图像分为两类。基于Gabor特征的交互式图像分割，它考虑了图像各个像素点Gabor特征信息的相似性，对于合成纹理图像的分割比较准确，自然图像虽然也有一定的效果，但是对于纹理信息不是很强的自然图像来说，Gabor特征并不能很好地反映图像像素点之间的相似信息， 导致分割结果不准确，并且背景的干扰比较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出了，以准确的反映图像像素点之间的相似信息，提高分割结果的一致性，减小背景干扰。为实现上述目的，本专利技术包括如下步骤(1)假设输入待分割图像服从马尔科夫分布，构建出待分割图像中像素点与背景和前景的权值概率公式P (Xi︳Xj )权利要求1. 一种，包括如下步骤(1)假设输入待分割图像服从马尔科夫分布，构建出待分割图像中像素点与背景和前景的权值概率公式P (Xi I Xj)ι Ik-xJ2= —expi-L-^)，xi ~xj xi1其中，Xi为待处理的像素点，\为以Xi为中心的相似窗口内其余各像素点，^~为归xi~xj一化因子，-X,I为像素点Xi与像素点\之间的欧式距离，、为以像素点Xi为中心的块方差；(2)输入待分割图像的前景与背景标记图像，在得到的权值概率公式中引入图像块的大小，对待分割图像的亮度信息进行块信息相似性分析，得到待处理像素点Xi属于待处理像素点Xi与前景标记点的权值概率Pf (Xi)及背景标记点的权值概率pb (Xi)幽=壬撰)，雨=壬徵)，xI ~xjxI ~xj其中Xi为待处理的像素点，i e 1，2，3…M，M为待分割图像大小，\为前景或背景标记像素点，j e 1，2，3…C，C为标记的前景或背景像素点个数，σ为以Xi为中心的图像块的方差，块大小为7X7，df(Xi)表示像素点Xi与前景标记块的最短欧氏距离，db(Xi)表示像素点Xi与背景标记块的最短欧氏距离，N为块的大小；pf(x )(3)由公式PF(X1)= pf(^ + pf(x )得到待处理像素点Xi属于前景的相似性概率PF(Xi)，由公式PBOci) =、得到待处理像素点Xi属于背景的相似性概率Pf (Xi) + Pb(Xi)PB(Xi)；(4)将I-PF(Xi)作为计算到前景的测地距离df(Xi)的权值，利用狄杰斯特拉求最短路径的算法得到待处理像素点Xi到前景的测地距离df (Xi)，将I-PB(Xi)作为计算到背景的测地距离db(Xi)的权值，利用狄杰斯特拉求最短路径的算法得到待处理像素点Xi到背景的测地距离db (Xi)；(5)根据测地距离df(Xi)，db(Xi)，得到待处理像素点属于前景及属于背景的概率ΡΒΧιPBx=_遍_‘Cib(Xi)+ Cif(Xi)PF =_df(X·) Cib(Xi)+ Cif(Xi)(6)按照待处理像素点属于前景的概率^；与背景的概率的大小得到像素点的分割结果若pBxi >pFXl，把待处理像素点Xi判为背景像素点，若<PFXl，则把待处理像素点Xi判为背景像素点；(7)重复步骤0)-(6)，直到输入待分割图像中所有像素点全部处理完为止，得到待分割图像的最终分割结果。2.根据权利要求1所述的基于块相似性的测地距离图像分割的方法，其中步骤(1)所述的构建出待分割图像中像素点与背景和前景的权值概率公式，按如下步骤进行(2a)在图像去噪中，根据贝叶斯估计理论框架可知，像素点的估计值i为3.根据权利要求1所述的基于块相似性的测地距离图像分割的方法，其中步骤(4)所述的利用狄杰斯特拉求最短路径的算法得到待处理像素点Xi到前景的测地距离df(Xi)，按如下步骤进行(3a)将前景标记点到前景的测地距离初始化为0，将背景的测地距离初始化为无穷大，将前景标记点作为样本点；(3b)根据像素点的8邻域矩阵，搜索当前样本的的8连通邻域像素点，找出这些像素点中权值最小的那个像素点；(3c)把权值最小的像素点添加到测地距离的路径上，并按照大小进行排序； (3d)对于路径上的其它像素点，按照新加入像素点的权值进行权值修正，取像素点原来的权值与修正后的权值中较小的作为路径上其他像素点更新后权重概率；(3e)将新加入的像素点作为新的样本，重复步骤(3b)-(3d)，直到图像中所有像素点全部搜索完为止；(3f)将待处理像素点Xi的更新后权重概率作为像素点Xi到前景的测地距离df (Xi)。4.根据权利要求1所述的基于块相似性的测地距离图像分割的方法，其中步骤(4)所述的利用狄杰斯特拉求最短路径的算法得到待处理像素点Xi到背景的测地距离db(Xi)，按如下步骤进行(4a)将背景标记点到背景的测地距离初始化为0，将前景的测地距离初始化为无穷大，将背景标记点作为样本点；(4b)根据像素点的8邻域矩阵，搜索当前样本的8连通邻域像素点，找出这些像素点中权值最小的那个像素点；(4c)把权值最小的像素点添加到测地距离的路径上，并按照大小进行排序； (4d)对于路径上的其它像素点，按照新加入像素点的权值进行权值修正，取像素点原来的权值与修正后的权值中较小的作为路径上其他像素点更新后权重概率；(4e)将新加入的像素点作为新的样本，重复步骤Gb)-(4d)，直到图像中所有像素点全部搜索完为止；(4f)将待处理像素点Xi的更新后权重概率作为像素点Xi到前景的测地距离db(Xi)。全文摘要本专利技术公开了一种，主要解决现有方法特征相似性分析不准确，性能推广受限制的问题。其实现步骤为(1)提取图像背景与前景标记块的亮度信息，并利用图像的块相似性，对图像进行相似性分析；(2)根据相似性分析得到的权值，计算图像中每一个像素点分别到前景标记点与背景标记点的测地距离；(3)根据测地距离的结果得到像素点属于前景与背景的概率；(4)根据概率的大小将图像分为前景与背景。本专利技术有效地利用了图像标记块的特征信息，利用块信息进行图像相似性分析，较传统的图像特征相似性分析本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟桦，焦李成，王旖蒙，王桂婷，缑水平，王爽，田小林，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：