一种面向文化图案图像的层次分割方法

文档序号:26012195发布日期:2021-07-23 21:32阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种面向文化图案图像的层次分割方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、将文化图案图像转换至lab颜色空间,将具有相似颜色特征的像素压缩到一起,从而使图像分割为若干个区域;

步骤2、基于颜色特征计算相邻区域之间的似然比,将似然比大于预设阈值的相邻区域进行合并,从而获得过分割结果,似然比计算公式如下:

式中,i和j表示区域的序号,ri和rj表示相邻区域,表示区域ri的平均颜色值,表示区域rj的平均颜色值,表示相邻区域间边界的平均颜色值,s表示由相邻区域ri与rj组成的区域的像素颜色值的协方差矩阵;

步骤3、计算相邻区域的差异

3.1、计算相邻区域之间颜色平均差异和相邻区域边界的平均颜色差异,计算公式分别如下:

式中,ri和rj表示相邻区域,表示区域ri的像素平均颜色值,表示区域rj的像素平均颜色值,bij表示相邻区域之间的边界,p和q分别表示边界两侧区域的像素,wp表示中心像素p的滑动窗口,bc(ri,rj)表示边界的(p,q)对数量,分别表示像素p在lab颜色空间下的亮度、从绿色到红色的分量、从蓝色到黄色的分量,分别表示像素q在lab颜色空间下的亮度、从绿色到红色的分量、从蓝色到黄色的分量;

3.2、计算相邻区域之间纹理差异,计算公式如下:

dt(ri,rj)=dab(ri,rj)*dw(ri,rj)

式中,ri和rj表示相邻区域,dab(ri,rj)表示相邻区域的色度差异,dw(ri,rj)表示相邻区域的纹理特征差异;

3.3、计算相邻区域之间尺度差异,计算公式如下:

其中,表示区域ri内的像素数量,表示区域rj内的像素数量;

3.4、计算相邻区域之间交织值,计算公式如下:

式中,np表示以像素p为中心的滑动窗口内最多的像素颜色值,nq表示以像素q为中心的滑动窗口内最多的像素颜色值,cj表示区域rj内最多的像素颜色值,ci表示区域ri内最多的像素颜色值,当a=b,δ(a,b)=1;当a≠b,δ(a,b)=0;

3.5、计算相邻区域之间综合差异,计算公式如下:

式中,α表示纹理度量系数,β表示边界度量系数;

步骤4、将所述综合差异从小到大进行排列并按序合并,得到具有层次关系的分割结果。

2.根据权利要求1所述的面向文化图案图像的层次分割方法,其特征在于:步骤2中,对过分割结果采用残差去除方法进行处理,设边界周围的合并区域包含像素点不超过[n/5000],n为图像像素总数,将残差区域内的像素合并到一个相邻色差最小的平滑区域。

3.根据权利要求1所述的面向文化图案图像的层次分割方法,其特征在于:步骤3.2中,使用以下公式限制区域尺度:

4.根据权利要求1所述的面向文化图案图像的层次分割方法,其特征在于:步骤3.2中,相邻区域的色度差异dab(ri,rj)通过以下公式计算获得:

式中,分别表示区域ri内像素从绿色到红色的分量的平均值、从蓝色到黄色的分量的平均值,分别表示区域rj内像素从绿色到红色的分量的平均值、从蓝色到黄色的分量的平均值。

5.根据权利要求1所述的面向文化图案图像的层次分割方法,其特征在于:步骤3.2中,相邻区域的纹理特征差异dw(ri,rj)通过以下方法计算获得:

3.2.1、针对单个区域的像素点xc,计算其差分激励ξ(xc)

(x,y)表示当前像素xc坐标,i表示像素点xc的强度值,σ为预设常数;

3.2.2、针对单个区域的像素点xc,计算其方向激励θ(xc)

式中,xu、xd、xl、xr分别表示像素xc与其周围八邻域内的上、下、左、右像素的强度值相加结果;

3.2.3、将区域的差分激励和方向激励量化为一个t*d的二维直方图,将该t*d的二维直方图转化为一个td*1的一维特征向量w,分别使用三个大小为3*3,5*5,7*7的窗口来计算每个像素强度,获得三个不同的特征向量w1,w2和w3并进行组合,获得最终的纹理特征向量w=[w1t,w2t,w3t];

3.2.4、下式计算相邻区域ri和rj纹理特征差异:

式中,表示区域ri的纹理特征向量,表示区域rj的纹理特征向量,它们根据步骤3.2.1-3.2.3分别计算获得。

6.根据权利要求5所述的面向文化图案图像的层次分割方法,其特征在于:步骤3.2.1中,σ的取值范围为(0,1]。

7.根据权利要求1所述的面向文化图案图像的层次分割方法,其特征在于:步骤3.5中,设置α=3,β=1。

8.根据权利要求1所述的面向文化图案图像的层次分割方法,其特征在于:步骤3中,滑动窗口的尺寸为5*5。


技术总结
本发明涉及一种面向文化图案图像的层次分割方法,该方法基于压缩与合并理论提出,通过计算像素之间的颜色相似特征将图像分割为多个初始区域,通过计算区域之间的颜色、纹理、区域大小与交织程度将区域合并获得层次分割结果。本方法专门针对文化图案图像数据,相比于现有分割方法,本方法分割速度快,结果能够保留更多图像细节,同时能够获得不同细节程度上的文化图案。

技术研发人员:梁昊光;侯小刚;赵海英
受保护的技术使用者:北京邮电大学;北京第二外国语学院
技术研发日:2021.05.24
技术公布日:2021.07.23
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