专利名称：一种基于二维广义s变换的图像分割方法
技术领域：
本发明属于图像处理领域，涉及一种基于二维广义S变换的图像分割方法。
背景技术：
图像分割是指对图像按照一定的标准分割成区域，它是对图像进行进一步分析、理解和识别的基础，是数字图像处理领域的关键技术之一，在图像工程中占有重要的地位。一方面，它是目标表达的基础，对特征测量有重要影响，另一方面，基于分割的目标表达、特征提取和参数测量等将原始图像转化为更抽象更紧凑的形式，使得更高层次的图像分析和理解成为可能。目前，图像分割方法根据所使用的主要特征可以分为三大类:基于全局知识的阈值化分割算法，基于边缘的分割算法和基于区域的分割算法。阈值化分割算法是先确定一个处于图像灰度取值范围之中的灰度阈值，将图像中各个像素的灰度值与其比较，并根据结果划分为两类。基于边缘的分割算法依赖于由边缘检测算子找到图像的边缘，经典方法是利用边缘邻近处一阶或二阶倒数的变换规律来检测边缘。基于区域的分割算法是基于物体区域内像素间的同一性，把图像直接划分为若干子区域，常用方法包括区域生长法、分水岭变换法和马尔科夫随机场方法。二维S变换是一种局部时频分析方法，可以对图像上各点进行频率分析，它相当于将图像这种二变量函数映射为四变量函数，因而许多在低维表示方法中无法显现的信息得到了充分的显示。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种基于二维广义S变换的图像分割方法，该方法利用两个方向的分辨率皆可调的二维广义S变换，对图像中的不同区域进行分割，在这一过程中，可以以很高的分辨率分别对X方向和y方向上的变化进行检测。本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:一种基于二维广义S变换的图像分割方法，其特征在于利用可以调节分辨率的二维广义S变换，对图像中的区域边界进行检测，其具体步骤如下:(I)生成三个二维广义高斯函数窗，三个函数窗分别用于分析只在χ方向上存在明显变化、只在I方向上存在明显变化和在X方向及y方向上都存在明显变化的区域；(2)用生成的三个二维广义高斯函数窗分别对图像进行二维广义S变换，得到三个变换结果矩阵；(3)把三个变换结果矩阵映射为灰度矩阵，分别设定阈值对三个灰度矩阵进行门限处理，得到极大值所在位置；(4)对三个矩阵极大值所在位置进行与操作，得到原图像区域分割的边界，即最终分割结果。
本发明的原理是:根据图像局部变换与频率的关系进行检测。图像的不同区域交界处灰度值发生较大变化，在频率域上表现为该处存在明显的高频分量，而在同一区域内部，由于灰度值变化缓慢，在频率域上表现为只有低频分量，高频分量不明显。二维广义S变换可以对局部区域分析频率成分，而且两个方向上的分辨率皆可调节，可以有效的分析图像在某一频率点处的频率情况。本发明与现有技术相比的优点在于:较之于分水岭分割算法，本发明不存在过分割问题；较之于区域生长法，本发明不需要提供生长点和生长规则等知识；另外，针对二维S变化计算量大的问题，本发明只选取若干个特定频率点进行计算，大大减少了计算量和计算结果的储存空间；还可以通过调节分辨率因子来控制分辨率，以增加某一方向上的分辨能力。
图1为本发明的图像分割流程图。图2为对实例进行图像分割的过程。其中:图2-201为原始图像；图2-202为检测仅存在于χ方向上的变化时得到的S变换结果；图2-203为检测仅存在于y方向上的变化时得到的S变换结果；图2-204为检测同时存在于χ方向和y方向上的变化时得到的S变换结果；图2-205为图像分割结果。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施方式
详细介绍本发明。如图1所示，本发明的基于二维广义S变换的图像分割方法的具体实施步骤如下:(I)、生成三个二维广义高斯函数窗，三个函数窗分别用于分析只在χ方向上存在明显变化、只在I方向上存在明显变化和在X方向及y方向上都存在明显变化的区域。二维广义高斯函数窗为:
权利要求
1.一种基于二维广义S变换的图像分割方法，其特征在于包括以下几个步骤: (1)生成三个二维广义高斯函数窗，所述三个二维广义高斯函数窗分别用于分析只在X方向上存在明显变化、只在y方向上存在明显变化，及在X方向及y方向上都存在明显变化的区域； (2)采用生成的三个二维广义高斯函数窗分别对图像进行二维广义S变换，得到三个变换结果矩阵； (3)把三个变换结果矩阵映射为灰度矩阵，分别设定阈值对三个灰度矩阵进行门限处理，得到极大值所在位置； (4)对三个矩阵极大值所在位置进行与操作，得到原图像区域分割的边界，即最终分割结果。
2.根据权利要求1所述的基于二维广义S变换的图像分割方法，其特征在于:所述的步骤(I)中的二维广义高斯函数窗为:
3.根据权利要求1所述的基于二维广义S变换的图像分割方法，其特征在于:所述的步骤(2)中的二维广义S变换采用的是L.Mansinha和R.G.Stockwell提出的二维S变换，变换公式如下:
4.根据权利要求1所述的基于二维广义S变换的图像分割方法，其特征在于:所述的步骤(3)中，将变换结果矩阵映射为灰度矩阵的方法为:
全文摘要
本发明涉及一种基于二维广义S变换的图像分割方法，包括步骤生成三个二维广义高斯函数窗，三个函数窗分别用于分析只在x方向上存在明显变化、只在y方向上存在明显变化和在x方向及y方向都存在明显变化的区域；用生成的三个二维广义高斯函数窗分别对图像进行二维广义S变换，得到三个变换结果矩阵；把三个变换结果矩阵映射为灰度矩阵，分别设定阈值对三个灰度矩阵进行门限处理，得到极大值所在位置；对三个矩阵极大值所在位置进行与操作，得到原图像区域分割的边界，即最终分割结果。本发明利用两个方向的分辨率皆可调的二维广义S变换，对图像中的不同区域进行分割。
文档编号G06T7/00GK103150726SQ20131004809
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者高飞, 张烨, 孙进平, 王俊, 梅净缘 申请人:北京航空航天大学