专利名称：测地线活动轮廓分割图像的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像分割领域，特别是涉及一种测地线活动轮廓分割图像的方法和系统。
背景技术：
使用测地线活动轮廓模型能够得到图像中分割目标的封闭轮廓，非常利于图像的后期分析。测地线活动轮廓模型通常可用水平集方法表示。水平集方法的优点在于可适应曲线演化过程中物体表面的拓扑变化，并且作为一种全局方法，它可以有效对付由图像噪音或重复特征引起的错误匹配，具有较强的鲁棒性。然而，利用水平集方法表示后，接着需要求解得到相应的偏微分方程。由于数字图 像固有的不连续性，偏微分方程的非线性，解析解很难得到或者是根本不存在的。这时有必要借助于数值计算以获取该问题的近似解。由于计算区域是零水平集的高纬空间，水平集方法的数值计算量非常大。水平集方法中常用的数值计算方法包括1)显式差分方法，其优点在于实现简单且直观。缺点在于受算法稳定性的限制，只能使用很小的迭代步长。整个计算过程需要多次迭代导致计算效率非常低；2)隐式差分方法，其优点在于稳定性好，能实现大步长的迭代计算以提高计算效率。缺点在于解隐式方程需求系数矩阵的逆，例如大小为MXN的图像，其系数矩阵将是(MN)2维，此计算量仍然较大。而且这种方法以求解线性方程组为基础，每个未知数的解都和全局有关，很难进行分块并行计算。因此，传统技术中，分割图像的方法执行效率较低，活动轮廓分割图像的速度较慢。
发明内容
基于此，有必要提供一种能提高执行效率的测地线活动轮廓分割图像的方法。一种测地线活动轮廓分割图像的方法，包括获取图像，设置图像的初始轮廓；根据所述图像计算所述初始轮廓的距离场，根据所述距离场初始化二维格子玻尔兹曼模型演化方程的演化参数，所述演化参数包括平衡分布函数；根据所述演化参数推演所述二维格子玻尔兹曼模型演化方程；根据所述推演结果计算所述目标轮廓的距离场，根据所述距离场判断所述目标轮廓的误差是否小于阈值，若是，则输出所述目标轮廓；否则，根据所述推演结果更新所述演化参数，继续执行所述根据所述演化参数推演所述二维格子玻尔兹曼模型演化方程的步骤。在其中一个实施例中，所述演化参数还包括松弛因子和外力项；所述二维格子玻尔兹曼模型演化方程为/,IX + C1JI + ])-J,(x,〃) = w[/;,v(X，〃)- /:,(\,")] + /';其中，i为预设的演化方向，X为节点像素坐标,所述Ci为速度矢量，《为松弛因子，Fi为外力项，/严为平衡分布函数，n为推演过程中的迭代次数，I^x, n)为迭代次数为n时，节点X的演化方向i上的分布函数。在其中一个实施例中，所述根据所述图像计算所述初始轮廓的距离场，根据所述距离场初始化二维格子玻尔兹曼模型演化方程的演化参数的步骤为根据公式
权利要求
1.ー种测地线活动轮廓分割图像的方法，包括 获取图像，设置图像的初始轮廓； 根据所述图像计算所述初始轮廓的距离场，根据所述距离场初始化ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程的演化參数，所述演化參数包括平衡分布函数； 根据所述演化參数推演所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程； 根据所述推演结果计算所述目标轮廓的距离场，根据所述距离场判断所述目标轮廓的误差是否小于阈值，若是，则输出所述目标轮廓；否则，根据所述推演结果更新所述演化參数，继续执行所述根据所述演化參数推演所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程的步骤。
2.根据权利要求I所述的测地线活动轮廓分割图像的方法，其特征在于，所述演化參数还包括松弛因子和外力项； 所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程为
3.根据权利要求2所述的测地线活动轮廓分割图像的方法，其特征在于，所述根据所述图像计算所述初始轮廓的距离场，根据所述距离场初始化ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程的演化參数的步骤为 根据公式
4.根据权利要求2所述的测地线活动轮廓分割图像的方法，其特征在于，所述根据所述演化參数推演所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程的步骤为 根据所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程的碰撞过程和迁移过程推演所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程。
5.根据权利要求2所述的测地线活动轮廓分割图像的方法，其特征在于，所述根据所述推演结果更新所述演化參数的步骤为 根据公式
6.根据权利要求2所述的测地线活动轮廓分割图像的方法，其特征在于，所述根据所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程输出所述目标轮廓的步骤为 根据所述目标轮廓的距离场提取零水平集； 根据所述零水平集输出目标轮廓。
7.根据权利要求2所述的测地线活动轮廓分割图像的方法，其特征在于，所述方法还包括 每迭代推演预设次数时，根据所述目标轮廓的距离场重置所述分布函数和演化參数，继续执行所述根据所述演化參数推演所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程的步骤； 所述演化參数包括演化初值、平衡分布函数。
8.—种测地线活动轮廓分割图像的系统，其特征在于，包括 图像获取模块，用于获取图像，设置图像的初始轮廓； 初始化模块，用于根据所述图像计算所述初始轮廓的距离场，根据所述距离场初始化ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程的演化參数，所述演化參数包括平衡分布函数； 演化方程推演模块，用于根据所述演化參数推演所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程; 目标轮廓输出模块，用于根据所述推演结果计算所述目标轮廓的距离场，在所述目标轮廓的误差小于阈值时，输出所述目标轮廓；在所述目标轮廓的误差大于等于阈值时，根据所述推演结果更新所述演化參数，调用所述演化方程推演模块。
9.根据权利要求8所述的测地线活动轮廓分割图像的系统，其特征在于，所述演化參数还包括松弛因子和外力项； 所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程为
10.根据权利要求9所述的测地线活动轮廓分割图像的系统，其特征在于，所述初始化模块还用于根据公式
11.根据权利要求9所述的测地线活动轮廓分割图像的系统，其特征在于，所述演化方程推演模块用于根据所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程的碰撞过程和迁移过程推演所述ニ维格子玻尔兹曼模型演化方程。
12.根据权利要求9所述的测地线活动轮廓分割图像的系统，其特征在于，所述目标轮廓输出模块还用于根据公式
13.根据权利要求9所述的测地线活动轮廓分割图像的系统，其特征在于，所述目标轮廓输出模块还用于根据所述目标轮廓的距离场提取零水平集，根据所述零水平集输出目标轮廓。
14.根据权利要求9所述的测地线活动轮廓分割图像的系统，其特征在于，还包括演化方程重置模块，用于每迭代推演预设次数时，根据所述目标轮廓的距离场重置所述分布函数和演化參数，并继续调用所述演化方程推演模块；所述演化參数包括平衡分布函数。
全文摘要
一种测地线活动轮廓分割图像的方法，包括获取图像，设置图像的初始轮廓；根据所述图像计算所述初始轮廓的距离场，根据所述距离场初始化二维格子玻尔兹曼模型演化方程的演化参数，所述演化参数包括平衡分布函数；根据所述演化参数推演所述二维格子玻尔兹曼模型演化方程；根据所述推演结果计算所述目标轮廓的距离场，根据所述距离场判断所述目标轮廓的误差是否小于阈值，若是，则输出所述目标轮廓；否则，根据所述推演结果更新所述演化参数，继续执行所述根据所述演化参数推演所述二维格子玻尔兹曼模型演化方程的步骤。此外，还提供了一种测地线活动轮廓分割图像的系统。上述测地线活动轮廓分割图像的方法和系统能提高执行效率。
文档编号G06T7/00GK102737378SQ201210164168
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者孙修宇, 张云, 王志强, 陈前 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院