彩色图像的主基元图模型建立系统及提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及人机交互技术领域，特别是设及一种彩色图像的主基元图模型建立系 统及提取方法。
【背景技术】
[0002] 机器视觉（Machine Vision,MV)，就是用机器代替人眼来做测量和判断，它是任何 智能系统必不可少的一个信息获取通道。根据Marr的=层视觉计算模型，从原始2D图像 到主基元图（Primal Sketch)是视觉计算的第一层。主基元图是机器视觉中一种十分重要 的图像表示模型，其目的在于统一图像中结构和纹理的表示。
[0003] Marr在其视觉计算模型中提出主基元表示理论，但是并没有给出一个完备的数学 模型和提取算法。目前主要的主基元提取方法分为两类；（一）基于过零点的主基元提取 方法；（二）基于统计学方法的灰度图像的主基元图模型和提取算法。
[0004] 然而，上述主基元提取方法具有如下缺点；1、基于过零点的主基元提取方法需要 选择合适的滤波器。然而对于不同类型的图像，没有统一的规则选择滤波器；2、基于统计学 方法的灰度图像的主基元图模型和提取算法，只能处理灰度图像，从视觉感知理论可知，颜 色是图像感知中一个十分重要的信息源，特别是对物体的轮廓的感知有很重要的影响，从 而也影响了主基元图的表示。
【发明内容】
[0005] 为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种彩色图像的主基元 图模型建立系统及提取方法，其提取的彩色图像主基元图更加符合感知，能提取被灰度主 基元图"漏检"的主基元，本发明提出的主基元图，可W用于基于图像内容的图像压缩方W 及对高层物体识别和图像理解等应用当中。
[0006] 为达上述及其它目的，本发明提出一种彩色图像的主基元图模型建立系统，包 括：
[0007] 颜色空间变换模块，用于将原始RGB图像通过颜色空间变换到L油颜色空间；
[000引结构基元建模模块，将图像中的结构部分分为一组K个不相交的图像块，每一图 像块通过一种图像基元表示，图像的结构部分通过一组图像基元形成一个结构图表示，实 现结构基元建模；
[0009] 纹理基元建模模块，对图像中的纹理部分先通过对一组选定的滤波器响应进行聚 类，分为一组不相交的同质纹理区域，每个同质纹理区域被一组直方图隐式表达，最后对图 像中的纹理区域进行标注，实现纹理基元的建模；
[0010] 彩色图像主基元建模模块，根据该结构基元建模模块与该纹理基元建模模块得到 灰度图像主基元图表示的概率数学模型，并利用获得的概率模型对彩色图像主基元建模。
[0011] 进一步地，每一图像块通过一种图像基元表达如下：
[0012]
【主权项】
1. 一种彩色图像的主基元图模型建立系统，包括： 颜色空间变换模块，用于将原始RGB图像通过颜色空间变换到Lab颜色空间； 结构基元建模模块，将图像中的结构部分分为一组K个不相交的图像块，每一图像块 通过一种图像基元表示，图像的结构部分通过一组图像基元形成一个结构图表示，实现结 构基元建模； 纹理基元建模模块，对图像中的纹理部分先通过对一组选定的滤波器响应进行聚类， 分为一组不相交的同质纹理区域，每个同质纹理区域被一组直方图隐式表达，最后对图像 中的纹理区域进行标注，实现纹理基元的建模； 彩色图像主基元建模模块，根据该结构基元建模模块与该纹理基元建模模块得到灰度 图像主基元图表示的概率数学模型，并利用获得的概率模型对彩色图像主基元建模。
2. 如权利要求1所述的一种彩色图像的主基元图模型建立系统，其特征在于，每一图 像块1Asfck通过一种图像基元表达如下：
其中，k为图像基元的索引，k= (θ_，0ge。，0ph。)，表示图像基元的类型，Θ ge。表 示图像基元的几何位置信息，Θ ph。表示图像基元的灰度强度或彩色强度信息。
3. 如权利要求2所述的一种彩色图像的主基元图模型建立系统，其特征在于，图像中 的结构部分通过一组图像基元形成一个结构图表示如下：
其中，Bk表示图像基元k对应的图像块，a k是其地址变量，用来表示B k在结构图S sk中 和其他图像块的连接，Aell为图像中的结构部分。
4. 如权利要求3所述的一种彩色图像的主基元图模型建立系统，其特征在于：对图像 中的纹理部分通过对一组选定的滤波器响应进行聚类，分为一组大小为M = 3?7的 不相交的同质纹理区域，其中
5. 如权利要求4所述的一种彩色图像的主基元图模型建立系统，其特征在于，每个同 质纹理区域被一组直方图hmi (m = 1，. . .，M，i = 1，. . .，η)隐式表达如下：
6. 如权利要求5所述的一种彩色图像的主基元图模型建立系统，其特征在于：该纹理 基元建模模块建模如下：
其中，emi是纹理区域模型的参数，通过最小最大熵方法求解。
7. 如权利要求6所述的一种彩色图像的主基元图模型建立系统，其特征在于，该彩色 图像主基元建模模块建模如下：
其中，E(Ssk)和E(Snsk)表示结构图和纹理部分的先验能量，〇为高斯混合模型的方差， Z为归一化概率模型。
8. -种彩色图像的主基元图提取方法，包括如下步骤： 步骤一，选定一组滤波器，对原始输入图像，产生一组提议图，作为选取结构图中图像 基元的基础，同时对纹理部分作简化处理，获得彩色图像主基元图模型的简化模型； 步骤二，根据最大化信息量或最小化描述长度的原则，从提议图中逐个选择图像基元 和直方图描述，提取彩色图像的主基元图，直至收敛。
9. 如权利要求8所述的一种彩色图像的主基元图提取方法，其特征在于，该简化模型 为
其中0为高斯混合模型的方差，Z为归一化概率模型，Ask为结构部分的一组K个不 相交的图像块。
10. 如权利要求9所述的一种彩色图像的主基元图提取方法，其特征在于：在步骤二 中，利用匹配追踪算法每次在待选基元中选择图像编码信息增量最大的基元，添加到结构 图S sk中，通过更新该简化模型并比较，即得当前待选取基元的带来的信息增量，并通过计 算如下公式提取彩色图像的主基元图：
【专利摘要】本发明公开了一种彩色图像的主基元图模型建立系统及提取方法，该系统包括：颜色空间变换模块，将原始RGB图像通过颜色空间变换到Lab颜色空间；结构基元建模模块，将图像中的结构部分分为一组K个不相交的图像块，每一图像块通过一种图像基元表示，图像的结构部分通过一组图像基元形成一个结构图表示；纹理基元建模模块，对图像中的纹理部分先通过对一组选定的滤波器响应进行聚类，分为一组不相交的同质纹理区域，每个同质纹理区域被一组直方图隐式表达，最后对图像中的纹理区域进行标注，；彩色图像主基元建模模块，得到灰度图像主基元图表示的概率数学模型，并对彩色图像主基元建模，通过本发明，能提取被灰度主基元图“漏检”的主基元。
【IPC分类】G06T7-00
【公开号】CN104537658
【申请号】CN201410814943
【发明人】赵莹
【申请人】上海电机学院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月19日