基于視覺理解的圖像分割閾值確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于視覺理解的圖像分割閾值確定方法，屬于圖像處理、最優(yōu)化技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像分割是圖像特征識別技術(shù)中的一個重要環(huán)節(jié)，它通過較少的圖像像素，保留 圖像的重要特征信息。圖像分割的好壞，直接關(guān)系到圖像特征的識別效果與處理速度。
[0003] 影響圖像分割性能是分割閾值的選擇?，F(xiàn)有的圖像分割技術(shù)常采用單閾值或雙閾 值進行圖像分割，存在兩個方面的局限性：
[0004] 1)傳統(tǒng)的閾值選擇標準往往只滿足統(tǒng)計意義下的數(shù)學最優(yōu)，但缺乏符合視覺認知 的物理解釋，從而導致圖像分割后的視覺效果差強人意，即：分割后的圖像，要么產(chǎn)生大量 的信息冗余，要么出現(xiàn)特征信息缺失，使得圖像分割效果難以符合人的主觀愿望。
[0005] 2)現(xiàn)有算法所確定的閾值，要么只適用于單閾值圖像分割，要么只適合于雙閾值 圖像分割，即：單閾值圖像分割和雙閾值圖像分割所需要的最優(yōu)閾值難以用一種方法同時 計算得到。
[0006] 我們知道，當人欣賞一幅畫面時，需要經(jīng)歷兩個過程。首先是眼球的受光過程：眼 球會根據(jù)反射光線的強弱自適應調(diào)節(jié)進入到視網(wǎng)膜上的光線強度，從而抑制部分可見光。 隨后是對可見光的理解過程：對于投射到視網(wǎng)膜上的可見光，即人眼所見的畫面內(nèi)容，會不 知不覺地尋找圖案布局、色彩明暗的視覺平衡點，從而抽取畫面的主要特征。藝術(shù)創(chuàng)作也是 遵循這一自然現(xiàn)象：將圖案所要表達的主題部分和背景部分，通過不同層次分層表達。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種基于視覺理解的圖像分割閾值 確定方法：首先利用生物學的光線抑制原理，通過計算第一個分割閾值IV，抑制掉畫面中部 分光線較暗的部分；隨后，根據(jù)藝術(shù)創(chuàng)作中的視覺平衡原則，通過計算畫面的視覺重心，即 第二個分割閾值Th，將圖像的背景部分和主題部分分離出來，使得分割后的圖像，能夠以極 小的圖像像素，最大限度地將圖像特征保留下來，并且符合人們的認知期望。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0009] 在圖像分割時，我們需要找到兩個閾值：一個閾值IY用于抑制亮度較低的可見光， 一個閾值Th通過尋找畫面的視覺重心，將畫面背景和畫面主題分離開。圖像特征識別時， 當需要同時保留畫面背景和主題，可采用IY和th?行雙閾值圖像分割；當只需要保留畫面 主題時，則采用Th進行單閾值圖像分割。
[0010] 本發(fā)明的基于視覺理解的圖像分割閾值確定方法，具體包括以下幾個步驟：
[0011] (1)將需要識別的彩色圖像變換為灰度圖像；
[0012] (2)對步驟⑴中的灰度圖像進行數(shù)字濾波；
[0013] (3)計算步驟（2)中濾波后所得灰度圖像的直方圖；
[0014] (4)計算步驟（3)中直方圖的全局重心，作為圖像分割的第一個分割閾值IY;
[0015] (5)將高于第一個分割閾值IY的直方圖區(qū)域分成兩部分，根據(jù)視覺平衡原則，利用 搜索算法尋找兩部分的視覺重心，作為圖像分割的第二個分割閾值Th。
[0016] 步驟⑷中，第一個分割閾值IY的計算方法如下：
[0017] 設(shè)灰度圖像有N個灰度等級，r^_是第j個灰度等級的像素個數(shù)，其中，N<256, j =1，2,…N，則第一個分割閾值IY采用如下公式直接計算：
【主權(quán)項】
1. 基于視覺理解的圖像分割閾值確定方法，其特征在于，具體包括以下幾個步驟： (1) 將需要識別的彩色圖像變換為灰度圖像； (2) 對步驟（1)中的灰度圖像進行數(shù)字濾波； (3) 計算步驟（2)中濾波后所得灰度圖像的直方圖； (4) 計算步驟（3)中直方圖的全局重心，作為圖像分割的第一個分割閾值IY; (5) 將高于第一個分割閾值IY的直方圖區(qū)域分成兩部分，根據(jù)視覺平衡原則，利用搜索 算法尋找兩部分的視覺重心，作為圖像分割的第二個分割閾值Th。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺理解的圖像分割閾值確定方法，其特征在于，步驟 (4) 中，所述第一個分割閾值IY的計算方法如下： 設(shè)灰度圖像有N個灰度等級，&是第j個灰度等級的像素個數(shù)，其中，256,j= 1，2,…N，則第一個分割閾值IY采用如下公式直接計算：
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于視覺理解的圖像分割閾值確定方法，其特征在于，步驟 (5) 中，所述第二個分割閾值^采用如下方法進行迭代搜索： 設(shè)所述第一個分割閾值IY所對應的灰度等級為L，所述第二個分割閾值TH所對應的灰 度等級為H， (a.)生合m
= 0,i+笪1\的初值TH (0): (b)然后令m=m+l，分別計算灰度等級在區(qū)間[L，H]和[H，N]內(nèi)的直方圖重心！^和 The:
(C)設(shè)UPThk對應的灰度等級分別為LK和HK，此時還需計算區(qū)間[LK，HK]的直方圖 重心TH(m):
(d)當|TH(m)-TH(m-l) |彡e時，TH(m)就是所需要的第二個分割閾值TH;若不滿足，則 返回步驟（b)重新進行迭代計算，直到滿足誤差精度為止，其中，m表示的是第m次迭代搜 索，e為設(shè)定的誤差精度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于視覺理解的圖像分割閾值確定方法，其特征在于，計 算所得分割閾值，既可將^用于單閾值圖像分割，也可同時利用TJPTH進行雙閾值圖像分 割。
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于視覺理解的圖像分割閾值確定方法，具體包括以下幾個步驟：(1)將彩色圖像變換為灰度圖像；(2)對灰度圖像進行數(shù)字濾波；(3)計算直方圖；(4)計算直方圖的全局重心，作為圖像分割的第一個分割閾值TL；(5)將高于第一個分割閾值TL的直方圖區(qū)域分成兩部分，根據(jù)視覺平衡原則，利用搜索算法尋找兩部分的視覺重心，作為圖像分割的第二個分割閾值TH。本發(fā)明根據(jù)藝術(shù)創(chuàng)作中的視覺平衡原則，利用畫面的視覺重心作為分割閾值，可以有效地將圖像的背景部分和主題部分分離出來，使得分割后的圖像，能夠以極小的圖像像素，最大限度地將圖像特征保留下來，并且符合人們的認知期望。
【IPC分類】G06T7-00
【公開號】CN104700416
【申請?zhí)枴緾N201510129134
【發(fā)明人】楊啟文, 薛云燦, 吉玲, 金紀東
【申請人】河海大學常州校區(qū)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月23日