一种立方体粒计算的图像分割方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理，特别是一种立方体粒计算的图像分割方法。
【背景技术】
[0002] 图像分割是数字图像处理和计算机视觉领域中的一个核心问题，也是图像理解与 分析的重要研究方向，它的目的是将图像中人们比较感兴趣的区域与其他区域分离开来， 这些区域是相互不相交的，每个区域都满足特定区域的一致性。研究人员针对图像分割进 行了大量的研究，提出了许多方法，阈值分割技术、微分算子边缘检测、区域增长技术和聚 类分割技术等许多方法，但由于技术上存在的问题，分割速度慢，效果差，不能满足图像处 理中的实际需要，因此，其改进和创新势在必行。
【发明内容】
[0003] 针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种立方体粒计 算的图像分割方法，可有效解决图像分割速度慢，效果差的问题。
[0004] 本发明解决的技术方案是，首先提取彩色待分割图像的像素点RGB值，再根据待 分割彩色图像的RGB值，构造原子立方体粒集，构建立方体粒之间的合并算子和立方体粒 模板，将待分割图像每个像素点的RGB值表示为立方体粒，并将其与立方体粒模板进行匹 配，并确定分割后图像每个像素点的RGB值，最后保存分割彩色图像，从而实现立方体粒计 算的图像分割。
[0005] 本发明方法分割速度快，效果好，使分割结果更符合人的视觉，是彩色图像分割方 法上的创新，具有很强的实际应用价值。
【附图说明】
[0006] 图1为本发明的流程框示图。
[0007] 图2为本发明两立方体粒之间的合并结果图。
[0008] 图3为本发明的分割后的图像。
【具体实施方式】
[0009] 以下结合附图和具体情况对本发明的【具体实施方式】做详细说明。
[0010] 由图1所示，本发明在具体实施时包括以下步骤：
[0011] (1)、提取彩色待分割图像的像素点RGB值：
[0012] 提取彩色待分割图像的像素点RGB值，R为红色值，G为绿色值，B为蓝色值，（i,j) 为像素点的坐标，色彩是由R、G、B组成，R、G、B的取值范围为[0, 255];
[0013] ⑵、根据待分割彩色图像的RGB值，构造原子立方体粒集：
[0014] 将待分割彩色图像每个像素点的RGB值表示为立方体粒，立方体粒具有g= (C，r) 的形式，其中C= (R，G，B)为立方体粒的中心，r为立方体粒的边长，表示立方体粒的大小， 称为立方体粒的粒度；当r= 0时，立方体粒最小且不能再分割，称为原子立方体粒，对高为Ν1、宽为Ν2的图像，其像素数为N=N1XΝ2,构造由Ν个立方体粒构成的粒集GS，像素点的 坐标（i，j)对应的粒集为第iX(j_l)+i个立方体粒；
[0015](3)、构建立方体粒之间的合并算子和立方体粒模板，方法是：
[0016]两立方体粒gi=(Cl,rl)，其中Cl=(R丨，Gi,为gl的中心，rl为gl的粒度，g2 =(C2,r2)，其中C2 = (R2,G2,B2)为g2的中心，r2为g2的粒度，合并立方体粒的中心和粒 度，由gl和g2的中心，根据式1、式2、式3,计算立方体粒的中心（Ru,Gu,Bu):
[0017] Ru = 0. 5(max{Rl+O. 5rl,R2+0. 5r2}+min{Rl-〇. 5rl, R2-〇. 5r2}) 式 1
[0018] Gu = 0. 5(max{Gl+O. 5rl,G2+0. 5r2}+min{Gl-〇. 5rl, G2-〇. 5r2}) 式 2
[0019] Bu = 0. 5(max{Bl+O. 5rl,B2+0. 5r2}+min{Bl-〇. 5rl, B2-〇. 5r2}) 式 3
[0020] 由gl和g2的中心和粒度，根据式4,合并立方体粒的中心，ru为合并立方体粒的 粒度：
[0021] gu=gjVg2= (Cu,ru) 式 4;
[0022] 其中Cu= (Ru,Gu,Bu)为合并立方体粒的中心；
[0023] 根据下式：
[0024]ru=max{max{Rl+O. 5rl,R2+0. 5r2}-min{Rl-〇. 5rl,R2-〇. 5r2},max{Gl+O. 5rl ,G2+0. 5r2}-min{Gl-〇. 5rl,G2-〇. 5r2},max{Bl+O. 5rl,B2+0. 5r2}-min{Bl-〇. 5rl,B2-〇. 5r2}} 式 5
[0025] 得到合并立方体粒；
[0026]设置粒度阈值P，构建立方体粒模板，该模板是一个集合，用GB表示，立方体粒模 板中的立方体粒用gb= (Cb，rb)表示，其中Cb= (Rb，Gb，Bb)为模板立方体粒的中心，rb 为模板立方体粒的粒度；将立方体粒集GS第一个立方体粒加入立方体粒模板中，并在立方 体粒集GS删去第一个立方体粒，同样用式1至式5计算立方体粒集GS中的所有立方体粒 与立方体粒模板GB中所有立方体粒之间的合并立方体粒gu;当立方体粒gu的粒度小于或 等于粒度阈值P时，gb=gu，并且在立方体粒集GS中删去参与合并的立方体粒，当立方体 粒gu的粒度大于粒度阈值P时，选取立方体粒集GS的第一个立方体粒加入立方体粒模板 GB，并且在立方体粒集GS中删去第一个立方体粒，直到立方体粒集GS中所有的立方体粒全 部被删去，这样立方体粒模板GB中的元素不断增加，而立方体粒集GS中的元素不断减少直 至为空集，即构造了含有η个立方体粒的立方体粒模板GB= {gbl,gb2,. . .，gbn);
[0027] (4)、将待分割图像每个像素点的RGB值表示为立方体粒集GS，并将其与立方体粒 模板进行匹配，匹配公式为：
[0028]D(i，j) =max{|Rj-Rbi|，|Gj-Gbi|，|Bj-Bbi|} 式6
[0029] 其中（Rbi，Gbi，Bbi)立方体粒模板中第i个立方体粒的中心，（Rj，Gj，Bj)为立方 体粒集GS第j个立方体粒的中心；
[0030] 根据式6计算立方体粒集GS第j个立方体粒与立方体粒模板GB第i个立方体粒 之间的距离；
[0031](5)、确定待分割彩色图像像素点分割后的RGB值：
[0032]根据待分割图像像素点的RGB值对应的立方体粒gj与立方体粒模板GB立方体粒 gbi之间的距离D(i，j)，找出最小的距离所对应的立方体粒模板中的立方体粒的编号id= argminD(i,j),其中l〈i〈n，立方体粒模板中第id个立方体粒的中心即为该像素点分割后 的RGB值；
[0033](6)、保存分割彩色图像，将分割后的彩色图像以JPG格式保存到计算机相应的文 件夹中，从而实现立方体粒计算的图像分割。
[0034] 本发明在具体实施中，还可由以下实施例给出。
[0035] 第一步、提取待分割彩色图像像素点的RGB值，3X4的彩色图像，其像素点（1，2) 的RGB值为（21，38, 12);
[0036] 第二步、根据待分割彩色图像的RGB值，构造立方体粒集，将RGB值表示为原子立 方体粒，其立方体粒集为GS=fe,g2,g3,g4,g5,g6,g7,gs,g9,g1Q,gn,g12}，其中
[0037]gl= (0, 0, 0, 0)，g2= (10, 13, 34, 0)，g3= (35, 20, 15, 0)，g4= (21，38, 12, 0)，
[0038]g5= (151，151，155)g6=(101，155, 98, 0)g7= (155, 100, 95, 0)gs = (102, 99, 155, 0)
[0039]g9= (255, 198, 197, 0)g10= (195, 199, 255, 0)gn= (199, 255, 200, 0)g12 = (255, 255, 255, 0)
[0040] 第三步、合并立方体粒，构造立方体粒模板。两立方体粒gi= (15, 15, 15, 10)和 g2= (30403020)，通过式1、式2、式3、式4和式5,计算合并立方体粒为gu=giVg2= (24, 30, 24, 40)，合并结果见图2 ;
[0041] 设置粒度阈值P，构造立方体粒模板，将立方体粒集GS第一个立方体粒加入立方 体粒模板GB中，删去粒集GS的第一个立方体粒，第二个立方体粒成为第一个立方体粒，将 第一个立方体粒分别于立方体粒模板GB中的立方体粒合并，当合并立方体粒的粒度小于 或等于P时，合并立方体粒代替立方体粒模板GB的立方体粒。重复这一过程，直至GS不含 任何立方体粒，设粒度阈值为P= 200,以3X4彩色图像说明立方体粒模板的生成过程：
[0042]RGB形成的立方体粒集为GS=fe,g2,g3,g4,g5,g6,g7,gs,g9,g1Q,gn,g12}，首先将gi 加入立方体粒模板GB中，从GS中删去gl，立方体粒模板GB有1个立方体粒GB= {gh}，且 gi，对于GS的第一个立方体粒g2,根据式2和式3, 82与gbi合并后的立方体粒为gu=g2Vgb!= (5, 6. 5, 17, 34)，由于其粒度为 34 小于p，gbl=gu，B卩gbl= (5, 6. 5, 17, 34)， 此时立方体粒模板有1个立方体粒，即GB={gbj;
[0043]gu=g3Vgb!= (11. 5,9·425, 16. 5667, 47)，由于其粒度为 47 小于p，gbl=gu，
[0044]gu=g4Vgb!= (12. 3436, 11. 9625, 16. 1611，52. 075)，由于其粒度小于P，gbl =gu，
[0045]gu=g5Vgb!= (68. 6887, 68. 4625, 72. 5804, 165. 075)，由于其粒度小于P，gbl =gu，
[0046]gu=g6Vgb!= (69. 4355, 70. 4625, 73. 1679, 169. 075)，由于其粒度小于P，gbl =gu，
[0047]gu=g7Vgb!= (69. 9490, 70. 6398, 73. 2989, 170. 102)，由于其粒度小于P，gbl =gu，
[0048]gu=gsVgb!= (69. 9490, 70. 6398, 73. 2989, 170. 102)，由于其粒度小于P，gbl =gu，
[0049]gu=g9Vgb!= (119. 9490, 105. 0520, 106. 7224, 270. 102)，由于其粒度大于P