一种融合直连通约束的图像分割方法技术

本发明专利技术公开了一种融合直连通约束的图像分割方法，属于计算机视觉、计算机图形学、图像处理等交叉领域。首先通过应用程序的用户接口，交互式指定部分前、背景。然后建立指定部分前、背景的颜色模型。构造用于分割的图G以及能量函数。能量函数包含颜色约束和梯度约束，以及本发明专利技术所提出的直连通约束。最后，采用图割算法求解函数最小值，得到分割结果。若用户对分割结果不满意可以再次添加前背景线索，流程重复循环执行，直至得到满意的分割效果。本发明专利技术首次提出融合直连通约束的分割方法，相比仅有颜色和梯度约束的传统方法，在相同交互量的前提下，本发明专利技术在处理自联通对象分割时，分割效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种融合直连通约束的图像分割方法
本专利技术属于计算机视觉、计算机图形学、图像处理等交叉领域，涉及一种融合直连通约束的交互式图像分割方法。
技术介绍
交互式图像分割是通过少量用户交互指定部分前、背景，然后利用算法实现将感兴趣的对象物从图像中分割出来的过程。图像分割可应用在图像合成、影视制作，以及医学图像分析等领域。交互式图像分割所用优化算法类型多样。其中，由于图割算法能够得到能量函数的最优解而得到广泛关注。当前基于图割算法的交互式图像分割方法，需要用户交互式指定少量前/背景像素或超像素，用以建立前/背景的颜色分布。然后，建立能量函数，包含：1）颜色约束，2）梯度约束。考虑到待分割的对象多是自联通的，而颜色和梯度约束并没有从自联通方面加以约束。如果能加入自联通约束，将会改进分割算法的效果和效率。现有工作中也有将连通性约束融入能量函数中的。然而，这些连通约束过于复杂，严重影响了计算速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是探索简单但有效的连通约束，以及融合连通约束的分割方法，提高分割过程的效率。为实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：用户通过应用程序的用户接口，交互式指定部分前、背景。然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种融合直连通约束的图像分割方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，添加前、背景线索；读入一幅图像后，采用鼠标、触摸屏或者手写笔等输入设备，通过在图像上勾画不同颜色的线条指定部分前、背景像素；步骤二，构造图与能量函数；图像可以表示成一个无向图G＝，ν为图G中的节点集合，ε为边的集合；图G中的每个节点p(p∈v)对应图像的一个像素或过分割后的超像素；假定交互式标定的部分前景像素属于集合F，背景像素属于集合B，其余像素属于集合U，则图像分割可视为一个二元标记问题，即为集合U中的每个节点分配一个唯一的标记lp∈{1,0}，lp＝1表示前景，lp＝0表示背景；上述标记分配问题可通过最小化以下能量函数求解...

【技术特征摘要】
1.一种融合直连通约束的图像分割方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，添加前、背景线索；读入一幅图像后，采用鼠标、触摸屏或者手写笔等输入设备，通过在图像上勾画不同颜色的线条指定部分前、背景像素；步骤二，构造图与能量函数；图像可以表示成一个无向图G＝<ν,ε>，ν为图G中的节点集合，ε为边的集合；图G中的每个节点p(p∈v)对应图像的一个像素或过分割后的超像素；假定交互式标定的部分前景像素属于集合F，背景像素属于集合B，其余像素属于集合U，则图像分割可视为一个二元标记问题，即为集合U中的每个节点分配一个唯一的标记lp∈{1,0}，lp＝1表示前景，lp＝0表示背景；上述标记分配问题可通过最小化以下能量函数求解：式中，E1(lp)与E3(lp)是单元项，表示将节点p(p∈ν)标记为lp∈{1,0}时的代价，E2(lp,lq)是二元项，用于表示相邻像素分别取不同标记时的代价；λ为权重；E1(lp)、E2(lp,lq)和E3(lp)又分别称作颜色约束项、梯度约束项和直连通几何约束项；按照E1(lp)的定义，节点p的颜色与指定的前景部分的颜色相似度越大，lp取前景标记的可能性越大，即lp＝1；反之亦然；按照E2(lp,lq)的定义，相邻节点间的梯度值越大，作为分割边界的可能性越大；按照E3(lp)的定义，违背直连通约束的节点将直接标记为背景；E3(lp)是强制约束，权重λ的大小对其不产生影响，λ仅用于调节E2(lp,lq)相对于E1(lp)的重要性；(1)定义颜色约束项、梯度约束项E1(lp)和E2(lp,lq)；对于E1(lp)，首先，通过对F和B中的像素进行K-means聚类，得到64个前景类簇和64个背景类簇然后，将E1(lp)定义为：

【专利技术属性】
技术研发人员：马伟，刘倞，段立娟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：