专利名称：一种基于先验形状和cv模型的目标分割方法
技术领域：
本发明涉及图像处理技术，具体是一种基于先验形状和CV模型的目标分割方法。
背景技术：
目前，在已有的各种目标分割方法中，曲线演化方法对目标的分割有相当好的结果，具体包括Snake方法、活动轮廓线方法、变形模型以及水平集方法等，参数化的Snake方法允许与模型直接交互，并且模型的表达紧凑，有利于模型的快速实现，但是难以处理模型拓扑结构的变化。基于变分水平集方法的活动轮廓模型能自然地处理演化曲线或曲面拓扑结构的变化，并能够自然地将边界信息和区域信息整合在一起。Mumford在1989年提出通过分片光滑函数的最佳逼近解决边缘检测问题的 M-S/K 平集模型(Mumford D, Shah J. Optimal approximation by piecewise smooth functionsand associated variational problems. Communication on Pure and Applied Mathematics, 1989,42(5) :577-685.)，Chan 和 Vese 在 M-S 模型的基础上提出了简化的 CV 水平集模型(Chan T F, Vese L A. Active contours without edges. IEEE Transactions on ImageProcessing, 2001,10(2) J66-277.)，该模型的一个显著优点就是全局优化，在边界模糊处也能获得较好的分割结果，并且初始轮廓线可以放置在图像的任意位置。但该模型是基于灰度相似性来划分目标区域的，因此该模型存在三个方面的缺陷①不能分割目标灰度与背景相似的目标，②不能有效分割纹理图像，③不能分割被遮挡、数据缺失的目标。为了克服以上缺陷，近年来国内外许多学者重点研究了把先验形状信息和水平集结合进行图像分割的问题。Tony Chan等提出了利用先验形状知识进行图像分割处 S StJ ^1 ^M (Chan T and Zhu W. Level set based shape prior segmentation. IEEEConference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)，2005 1164-1170.)，该模型在CV模型的基础上加入先验形状信息，能够在图像中分割出数据缺失、被遮挡或目标灰度与背景相似的目标。但该模型中的先验形状项只具有旋转、缩放和平移不变特性，对于发生剪切或在X、Y方向有不同拉伸系数的目标，上述模型的分割效果较差。
发明内容
本发明为了克服现有的先验形状模型对目标的自适应变化存在的局限性，即先验形状项只具有X、Y方向等大小缩放、平移以及旋转三个不变特性，提供一种基于先验形状和CV模型的目标分割方法，本发明在原有先验形状变分水平集模型基础上增加了 X、Y方向拉伸以及剪切不变约束能量项，通过对先验形状的自适应变换的拓展，本方法可以实现对复杂背景下姿态变换较大的目标进行准确分割。本发明通过以下技术方案实现—种基于先验形状和CV模型的目标分割方法，为基于变分水平集方法的图像分割模型，它在融入图像区域信息基础上，自然地融入先验形状信息，很好地处理了一些传统的几何活动轮廓模型无法解决的问题。本发明所构建的模型对应的能量函数表示如下
权利要求
1. 一种基于先验形状和CV模型的目标分割方法，其特征在于包括下列步骤①利用先验形状样本构建符号距离函数从序列图中选取标准姿态的目标图像作为构建先验形状样本，然后对选中的先验形状样本进行阈值分割，阈值的大小根据样本背景的复杂度进行手动调整，其次采用数学形态算子对阈值分割后的图像进行背景抑制并用Sobel算子提取目标的边缘二值轮廓线，最后利用所述的的二值轮廓线构建先验形状符号距离函数Ψ与Ψο;②设定并根据初始化的仿射变换参数，对先验形状样本的符号距离函数Ψ与Ψο进行仿射变换仿射变换参数为(Sx，Sy, θ，shx, shy, Tx, Ty)，其中Sx及Sy分别为X、Y方向上的两个缩放系数，θ为角度旋转参数，shx，shy分别为X、Y方向上的修剪参数，Tx，Ty分别为X、Y 方向上的平移参数；
全文摘要
一种基于先验形状以及CV模型的目标分割方法，首先选取先验形状构建符号距离函数，再根据仿射变换参数向量对先验形状符号距离函数进行仿射变换，仿射变换参数在对水平集函数进行迭代时会发生改变并最终趋于稳定，最后根据水平集迭代公式演化活动轮廓曲线，同时根据各仿射参数迭代公式求出下一次的各仿射变换参数。本发明在保持先验形状模型具有旋转、缩放和平移不变性的基础上，增加了X、Y方向拉伸以及剪切不变约束能量项，通过对先验形状的自适应变换的拓展，本发明可以实现对复杂背景下姿态变换较大的空间目标进行较好的分割。
文档编号G06T7/00GK102289812SQ201110247798
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者李元祥, 沈霁, 韩洲 申请人:上海交通大学