专利名称：：基于规则的区域生长图像分割方法
技术领域：
：本发明涉及一种图像分割技术，尤其涉及一种基于规则的区域生长图像分割方法。
背景技术：
：在有色金属、黑色金属、煤泥的浮选自动控制过程中，需要对浮选图像进行气泡目标分割。这些图像整幅充满处于运动状态的气泡，气泡大小不同，数量很大。部分气泡目标粘连，一些小的气泡附着在大的气泡上。部分边缘模糊或者处于阴影之中，噪声干扰较大。图像的运动速度快而且图像内气泡的面积、形态及颜色等相似程度较高。由于浮选现场环境差，对照明设备污染严重，摄取的图像质量较差，普遍呈现出背景昏暗，图像清晰度不够，且图像中有明显的阴影区域。气泡边缘的形状不规则、颜色也有较大的差异。造成对浮选图像中的气泡进行有效分割的困难。现有技术中的--种分割方法是分水岭算法，模拟水自底向上逐渐淹没地形的过程。可以把整个图像当作-一幅地形图，在地形中有盆地、山脊以及盆地与山脊间的山坡。首先假定地形中的最低点(也称为种子点)为盆地，当水从盆地底部不断的浸入，则该地形由盆地底部向上逐渐地被淹没，当两个集水盆地的水将要汇合时，可在汇合处建立堤坝。直到整个地形都被淹没，从而就得到了各个堤坝(分水岭)和一个个被堤坝分开的盆地(目标物体)。上述现有技术至少存在以下缺点当气泡间边界模糊或出现阴影区域时，或出现小泡沫附着在大泡沫上的噪声时，分割效果较差。
发明内容本发明的目的是提供一种对目标图象分割效果好的基于规则的区域生长图像分割方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的基于规则的区域生长图像分割方法，包括歩骤首先，提取出目标区域中的高亮区域作为种子区域；然后，所述种子区域从边缘开始，由多个方向同时向外生长；之后，预设边界条件，当满足边界条件时停止所述生长，将停止生长的像素点逐一连接即得到所述目标区域的边界。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的基于规则的区域生长图像分割方法，由于通过目标区域中的种子区域从边缘开始，由多个方向同时向外生长，并预设的边界条件，当满足边界条件时停止生长，将停止生长的像素点逐一连接即得到所述目标区域的边界。当目标区域之间的边界模糊或出现阴影区域时，或出现噪声时，依然能得到较好的分割效果。图l为本发明的具体实施例的流程图。具体实施例方式本发明的基于规则的区域生长图像分割方法，其较佳的具体实施方式是，包括步骤首先，提取出目标区域中的高亮区域作为种子区域，可以设定高亮区域的灰度阈值，如设定为130160，当象素点的灰度值大于或等于该灰度阈值时，为满足高亮区域的象素点。种子区域的面积也可以设定一个面积阈值，如设定为1520个像素点，当连续并满足高亮区域的像素点的数量大于或等于该面积阈值时，该区域为种子区域。然后，提取的种子区域从边缘开始，由多个方向同时向外生长。可以由种子区域的边缘从左上、左下、右上、右下四个方向同时向外生长。也可以由上、下、左、右、左上、左上、右上、右下八个方向同时向外生长，可以使得到的分割区域更加平滑。也可由曲线方式生长等。之后，预设边界条件，当满足边界条件时停止生长，将停止生长的像素点逐一连接即得到所述目标区域的边界。预设的边界条件可以包括以下一个或多个停止规则如果遇到其它目标区域的种子区域的像素，则把其前一个像素标记为边界；如果灰度值逐渐升高，升到高亮灰度阈值或逐渐升高的次数达到设定的阈值，则认为己达到边界，高亮灰度阈值可以为130160，即上述的高亮区域的灰度阈值，也可以设定其它的阈值；如果灰度值逐渐降低，降到低亮灰度阈值或逐渐降低的次数达到设定的阈值，则认为已达到边界；如果灰度值逐渐降低或升高的次数没有达到设定的阈值即发生逆转，则认为遇到噪音，跳过所述噪声后继续生长；如果在生长的像素的左右邻居己经停止生长，则该像素必须停止生长。以上多个停止规则可以按照所列顺序依次执行，根据需要也可以按照其它的次序执行。或者通过颜色信息、形态信息或椭圆度信息等一种或多种信息来判断是否到达边界。在对浮选图像进行气泡目标分割时，灯光的照射使得一些泡沫相邻处及泡沫顶端呈现高亮的状态，图像的液浆、阴影部位的像素灰度值较低。应用本发明可以通过分析这些信息，提取泡沫的顶部区域及提取泡沫的边界首先，提取出每个泡沫顶部的高亮区域作为种子区域；然后，从种子区域的边缘从左上、左下、右上、右下四个方向同时向外生长以寻找泡沫的边缘部分。即在四条曲线围成的封闭边界检查像素灰度值是否满足边界条件，满足，则此像素为泡沫边界。本发明中，按照图像特征制定种子区域及区域生长条件，同时按照图像特征制定边界规则库。对于不满足边界条件的像素，按照区域生长条件继续向外生长，直到区域上像素全部停止。将停止的像素点逐一连接即得到泡沫边界。对于边界的特征，具体可以从图像中提取出五种，并依次表述为五个停止规则l.如果遇到其它泡沫的种子区域像素，则把其前像素一个标记为边界；2.如果灰度值逐渐升高，升到HIGH—GRAY值(高亮阈值)附近或逐渐升高的次数达到设定的阈值，则认为己达到白色边界；3.如果灰度值逐渐降低，降到L0W.——GRAY值(低亮阈值)附近或逐渐降低的次数达到设定的阈值，则认为已达到黑色边界；4.如果灰度值逐渐降低或升高的次数没有达到设定的阈值，即发生逆转，则认为遇到泡沫上的噪音，跳过噪声对后续像素从第一个规则开始检查。5。如果像素的左右邻居已经停止，则此像素必须停止。如图1所示，本发明的具体实施例的详细实现歩骤如下歩骤l、提取泡沫种子区域歩骤l.1、设定图像灰度阈值，包括高亮阈值HIGtLGRAY和低亮阈值LOW—GRAY;首先，将图像灰度化，然后对图像在0-120灰度范围内作色阶变换，并做出图像直方图，提取灰度直方图中左右两端高亮及黑暗像素的峰值。色阶变换可增强图像的目标边缘清晰度，并增加灰度直方图的平滑性，去除小的毛刺，找到真正的峰值和峰谷。高亮区域像素的高亮阈值HIGH—GRAY取自直方图的高亮度峰值。图像的液浆、阴影部位的像素灰度值很低，低亮阈值LOW—GRAY取自直方图的低亮度峰值。歩骤l。2、提取图像中的所有高亮区域作为泡沫种子区域遍历图像像素点，将灰度值大于HIGH—GRAY且连通的像素区域由链表存储，链表的节点信息如表l所示表l链表节点信息<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>设定泡沫种子区域的面积阈值，对于每个区域检验其面积(即链表木端节点标号)，大于面积阈值的为泡沫种子区域，小的区域即为噪声。高亮区域的像素高亮阈值可以为130—160之间，泡沫种子区域的面积阈值可以为1520个像素点，或更多，色阶变换可大些。歩骤2、提取种子区域的边界对每个种子区域链表中的像素进行排序，以寻找区域的边界。歩骤2.1、寻找种子区域左、右、上、下极值位置-排序种子区域像素的x坐标，找到区域的最小值x,和最大值x,,排序y坐标，找到区域的最小值y^和最大值y,。步骤2.2、生成边界链表同时生成四个链表，分别存放边界的四段曲线，如表2所示表2区域边界的曲线表示<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从像素(xmi，y)到(x,y,+l)的左上部曲线，从像素(x，ymi)到(x,-l，y)的右上部曲线，从像素(Xmln+1，y)到(x，y皿)的左下部曲线，从像素(x,y,-l)到(x，y)的右下部。步骤2。3、生成区域边界曲线重新排序链表内像素，将Fx,的所有像素按照y值递减的顺序存入链表LT。从U1到x,遍历每个x坐标，横坐标为x的像素排序y坐标，极小和极大y坐标处像素为上部和下部边界点，分别以x值顺序存入链表LT和LB。纵坐标y二y,的上边界像素作为链表RT的第一个节点，后续上边界像素依次存入RT内。纵坐标y二y皿-1的下边界像素作为链表RB的第一个节点，后续下边界像素依次存入RB内，横坐标x,的像素以y递增排序存入RB内。种子区域边界形成闭合曲线。步骤3、区域生长以上述四条曲线为生长单元，LT、RT、L.B和RB曲线上分别向左匕、右上、左下和右下方向生长，链表节点位置重新赋值，由(x，y)分别变为(x-l,y-1)、(x+l,y-1)、(x--l,yU)和(x+l,y+l)，LT增加起始像素，由原起点像素(x,y)左移到(x-l,y)，同理增加终点像素，由原终点像素(x，y)上移到(x，y-1)。其它三曲线在各自相应方向增加终点和起点像素，如表3所示表3区域生长表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>歩骤4、区域生长边界的判定；按照顺序应用下述规则判定区域生长的边界规则l、如果当前像素点处于其它种子区域，则此方向上一次检査的点标记为边界；规则2、按生长方向相邻点两两前后互减所得的结果判断，包括3种情况a)如果一直得到负值并达到指定次数(该方向的灰度值正趋于白色)且像素的灰度值逐渐变亮并接近HIGH—GRAY(达到边界程度)，则当前像素为此方向上的泡沫边界；b)如未达到指定的负值次数，前后互减遇到零值或正值(说明趋于白色不够明显，或开始趋于黑色或者这是一个波动)，则跳过此点从规则l开始检査起下一像素。此规则可用于过滤掉泡沫上的噪声；c)如果一直得到正值并达到指定次数(该方向的灰度值正趋T黑色)且像素的灰度值逐渐变黑并接近LOW—GRAY值(并达到可认为是边界的程度)，则当前像素为此方向上的泡沫边界。规则3、如果像素的左右邻居4个像素已经停止，则此像素也应当停止向外生长。按照上述规则判断曲线上像素点是否满足泡沫边界停止规则，如果满足则此像素停止生长并标记此像素为边界，其它像素点按照步骤3继续向外进行生长。区域不断向外扩展以寻找泡沫的边界，如果新生长的像素已经被标记为边界，则此像素不再生长。直到区域的像素全部标记为边界。最后，将每个区域的边界像素逐一连接即得到泡沫的边界，得到分割结果即得到泡沫图像。本发明中，关于区域生长的方法，可以由八个方向的生长区域代替，即上、下、左、右、左上、左上、右上、右下，可以使得到的分割区域更加平滑。根据需要，也可由曲线生长方式替代，或由多个方向的生长方式替代。关于边界停止条件的规则也可以包括其它的规则，通过颜色信息、形态信息、或由椭圆度等來判断是否到达边界。本发明由区域生长的思想进行图像分割，并对生长区域进行高效的初始化，由规则来决定是否为目标边界，并制定了有效的规则。当气泡间边界模糊或出现阴影区域时，或出现小泡沫附着在大泡沫上的噪声时，依然能得到较好的分割效果。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。权利要求1、一种基于规则的区域生长图像分割方法，其特征在于，包括步骤首先，提取出目标区域中的高亮区域作为种子区域；然后，所述种子区域从边缘开始，由多个方向同时向外生长；之后，预设边界条件，当满足边界条件时停止所述生长，将停止生长的像素点逐一连接即得到所述目标区域的边界。2、根据权力要求l所述的基于规则的区域生长图像分割方法，其特征在于，所述高亮区域的灰度阈值为130160，灰度值大于或等于该灰度阈值的象素点为满足所述高亮区域的象素点。3、根据权力要求2所述的基于规则的区域生长图像分割方法，其特征在于，所述种子区域的面积阈值为1520个像素点，连续并满足所述高亮区域的像素点的数量大于或等于该面积阈值的区域为所述种子区域。4、根据权力要求l所述的基于规则的区域生长图像分割方法，其特征在于，所述种子区域向外生长时，由所述种子区域的边缘从左上、左下、右上、右下四个方向同时向外生长。5、根据权力要求l所述的基于规则的区域生长图像分割方法，其特征在于，所述边界条件包括以下一个或多个停止规则如果遇到其它目标区域的种子区域的像素，则把其前一个像素标记为边界；如果灰度值逐渐升高，升到高亮灰度阈值或逐渐升高的次数达到设定的阈值，则认为己达到边界；如果灰度值逐渐降低，降到低亮灰度阈值或逐渐降低的次数达到设定的阈值，则认为已达到边界；如果灰度值逐渐降低或升高的次数没有达到设定的阈值即发生逆转，则认为遇到噪音，跳过所述噪声后继续生长；如果在生长的像素的左右邻居已经停止生长，则该像素必须停止生长。6、根据权力要求5所述的基于规则的区域生长图像分割方法，其特征在于，所述高亮灰度阈值为130160。7、根据权力要求5所述的基于规则的区域生长图像分割方法，其特征在于，所述多个停止规则按照所列顺序依次执行。8、根据权力要求l所述的基于规则的区域生长图像分割方法，其特征在于，所述边界条件包括通过颜色信息、形态信息或椭圆度信息中的一种或多种来判断是否到达边界。全文摘要本发明公开了一种基于规则的区域生长图像分割方法，首先提取出目标区域中的高亮区域作为种子区域；然后种子区域从边缘开始，由多个方向同时向外生长；之后预设边界条件，当满足边界条件时停止生长，将停止生长的像素点逐一连接即得到目标区域的边界。在对浮选图像进行气泡目标分割时，可以提取泡沫顶部的高亮区域为种子区域，通过区域生长得到泡沫的边界，当气泡间边界模糊或出现阴影区域时，或出现小泡沫附着在大泡沫上的噪声时，依然能得到较好的分割效果。文档编号G06T5/00GK101339659SQ20081011879公开日2009年1月7日申请日期2008年8月22日优先权日2008年8月22日发明者周俊武,张国英,宁徐,晨杨,梁栋华,浩潘申请人:北京矿冶研究总院