專(zhuān)利名稱(chēng)：一種集成邊緣信息的圖像多尺度分割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種圖像分割方法，尤其涉及一種集成圖像邊緣信息的圖像多尺度分割方法，如所希望那樣利用圖像中的邊緣信息作為約束條件限制圖像多尺度分割過(guò)程， 避免人為隨意性的尺度選擇并進(jìn)行有效地圖像多尺度分割方法。
背景技術(shù)：
圖像分割是圖像處理的一種重要算法。應(yīng)用圖像分割技術(shù)從圖像中構(gòu)成圖斑，主要的圖像分割技術(shù)有兩種，一種以邊緣檢測(cè)為基礎(chǔ)，通過(guò)邊緣跟蹤，形成的封閉曲線構(gòu)成小圖斑；另一種以區(qū)域生長(zhǎng)為基礎(chǔ)，依據(jù)特定的判別函數(shù)將相近的像元?dú)w并為圖斑。邊緣檢測(cè)主要是圖像的灰度變化的度量、監(jiān)測(cè)和定位，其實(shí)質(zhì)就是提取圖像中不連續(xù)部分的特征。邊緣檢測(cè)的結(jié)果是圖像分割技術(shù)所依賴(lài)的重要特征，因此邊緣檢測(cè)是圖像分割領(lǐng)域的一部分。常用的邊緣檢測(cè)方法包括梯度算子、Laplacian-Gauss算子、Canny 算子、log濾波算子、Sobel算子、Robert算子、等邊緣檢測(cè)方法。當(dāng)利用邊緣信息分割圖像時(shí)，需要解決邊緣提取過(guò)程中常見(jiàn)的邊緣缺失問(wèn)題?；趨^(qū)域的分割方法，其原理是按照選定的一致性準(zhǔn)則，將圖像劃分為互不交迭的區(qū)域集的過(guò)程。遙感圖像處理中應(yīng)用的多尺度分割算法，其一致性準(zhǔn)則也稱(chēng)為分割尺度， 一個(gè)分割尺度對(duì)應(yīng)遙感圖像的一種分割，不同的分割尺度形成圖像樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的對(duì)象表達(dá)。 就圖像中的一個(gè)像元而言，在不同尺度的分割中，屬于不同的圖斑對(duì)象，形成一個(gè)圖斑系列。在實(shí)際地物和影像中的圖斑之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，就存在一個(gè)尺度問(wèn)題。自然界及人工對(duì)象都有其適合自身的內(nèi)在尺度，而且尺度的大小不一。多尺度分析方法將多尺度分割結(jié)果用于圖像分類(lèi)，而國(guó)內(nèi)外對(duì)分割尺度的選擇缺少一個(gè)量化標(biāo)準(zhǔn)。因而，需要在圖像分割過(guò)程中確定哪一個(gè)分割圖斑是合理的，是具有符合地物內(nèi)在尺度的圖斑，這正是利用圖像對(duì)象空間信息的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用圖像中邊緣信息的圖像多尺度分割方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種集成邊緣信息的圖像多尺度分割方法，包括如下步驟(1)獲取單色、彩色或多波段的圖像數(shù)據(jù)；(2)獲取步驟1得到的單色、彩色或多波段圖像數(shù)據(jù)的邊緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)；(3)設(shè)定單色、彩色或多波段圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)圖層為待分割圖像集；(4)設(shè)定邊緣約束條件，邊緣約束條件由圖像的邊緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)計(jì)算得到；(5)設(shè)定分割方法和尺度增長(zhǎng)方式，并以連續(xù)增長(zhǎng)的尺度系數(shù)分割圖像；(6)在一尺度系數(shù)下進(jìn)行圖像多尺度分割，在任一圖斑合并前，計(jì)算合并后圖斑內(nèi)的統(tǒng)計(jì)邊緣強(qiáng)度，當(dāng)統(tǒng)計(jì)邊緣強(qiáng)度大于邊緣約束條件時(shí)，不執(zhí)行合并過(guò)程；反之，執(zhí)行圖斑合并過(guò)程。(7)在一尺度系數(shù)下的多尺度分割完成后，以此結(jié)果為基礎(chǔ)，變更尺度系數(shù)，繼續(xù)執(zhí)行前一操作；(8)重復(fù)前一步驟至尺度增長(zhǎng)過(guò)程完成，上述過(guò)程形成一個(gè)以圖像邊緣強(qiáng)度為約束條件的多尺度圖像分割結(jié)果。進(jìn)一步地，所述步驟(6)和(7)中，在多尺度分割過(guò)程中，圖斑合并需要同時(shí)滿(mǎn)足多尺度分割方法中的圖斑合并條件以及圖像的邊緣強(qiáng)度約束條件。在執(zhí)行圖斑合并之前需要計(jì)算合并后圖斑內(nèi)部的邊緣點(diǎn)數(shù)量，當(dāng)合并后圖斑內(nèi)部的邊緣點(diǎn)數(shù)量大于用戶(hù)設(shè)定的閾值時(shí)，不執(zhí)行圖斑合并過(guò)程。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明在集成了基于邊緣檢測(cè)圖像分割方法和基于區(qū)域生長(zhǎng)圖像分割方法的優(yōu)點(diǎn)，不僅能解決了基于邊緣連接的圖像分割中的邊緣缺失問(wèn)題，而且同時(shí)給出了圖像多尺度分割中的一種尺度選擇方式。


圖1是集成邊緣信息的圖像多尺度分割方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式基于區(qū)域的分割方法，是按照選定的一致性準(zhǔn)則，將圖像劃分為互不交迭的區(qū)域集的過(guò)程。遙感圖像處理中應(yīng)用的多尺度分割算法，其一致性準(zhǔn)則也稱(chēng)為分割尺度，而國(guó)內(nèi)外對(duì)分割尺度的選擇缺少一個(gè)量化標(biāo)準(zhǔn)。因而，需要在圖像分割過(guò)程中確定哪一個(gè)分割圖斑是合理的，是具有符合地物內(nèi)在尺度的圖斑，這正是利用圖像對(duì)象空間信息的關(guān)鍵。另一方面，邊緣檢測(cè)的結(jié)果是圖像分割技術(shù)所依賴(lài)的重要特征，當(dāng)利用邊緣信息分割圖像時(shí)，需要解決邊緣提取過(guò)程中常見(jiàn)的邊緣缺失問(wèn)題。本發(fā)明集成邊緣信息的圖像多尺度分割方法，包括以下步驟1.獲取單色、彩色或多波段的圖像數(shù)據(jù)。圖像，包括遙感影像，可以是單色數(shù)據(jù)(一波段)、彩色(三波段)數(shù)據(jù)以及任意多波段數(shù)據(jù)。2.獲取單色、彩色或多波段數(shù)的邊緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)。邊緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)的獲取包括對(duì)彩色或多波段圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換處理和采用邊緣檢測(cè)方法。2. 1圖像變換處理用于降低圖像維數(shù)，主成分變換是圖像處理中的一種常用方法。 主成分變換的目的是把原來(lái)圖像中的有用信息集中到數(shù)目盡可能少的新主成分圖像中。并使這些主成分圖像之間互不相關(guān)，從而減少總的數(shù)據(jù)量并使圖像信息得到增強(qiáng)。以矩陣的形式表示圖像的原始數(shù)據(jù)
X =
X11 X12
X
21
ml
22
X1 X
2n
X
m2
Xm m和η分別為波段數(shù)和圖像中的像元數(shù)，矩陣中的每一行矢量表示-像。根據(jù)原始圖像數(shù)據(jù)矩陣X，求出它的協(xié)方差矩陣S，X的協(xié)方差矩陣為
-個(gè)波段的圖
權(quán)利要求
1.一種集成邊緣信息的圖像多尺度分割方法，其特征在于，包括如下步驟(1)獲取單色、彩色或多波段的圖像數(shù)據(jù)；(2)獲取步驟1得到的單色、彩色或多波段圖像數(shù)據(jù)的邊緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)；(3)設(shè)定單色、彩色或多波段圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)圖層為待分割圖像集；(4)設(shè)定邊緣約束條件，邊緣約束條件由圖像的邊緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)計(jì)算得到；(5)設(shè)定分割方法和尺度增長(zhǎng)方式，并以連續(xù)增長(zhǎng)的尺度系數(shù)分割圖像；(6)在一尺度系數(shù)下進(jìn)行圖像多尺度分割，在任一圖斑合并前，計(jì)算合并后圖斑內(nèi)的統(tǒng)計(jì)邊緣強(qiáng)度，當(dāng)統(tǒng)計(jì)邊緣強(qiáng)度大于邊緣約束條件時(shí)，不執(zhí)行合并過(guò)程；反之，執(zhí)行圖斑合并過(guò)程；(7)在一尺度系數(shù)下的多尺度分割完成后，以此結(jié)果為基礎(chǔ)，變更尺度系數(shù)，繼續(xù)執(zhí)行前一操作；(8)重復(fù)前一步驟至尺度增長(zhǎng)過(guò)程完成，上述過(guò)程形成一個(gè)以圖像邊緣強(qiáng)度為約束條件的多尺度圖像分割結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成邊緣信息的圖像多尺度分割方法，其特征在于，所述步驟(6 )和(7 )中，在多尺度分割過(guò)程中，圖斑合并需要同時(shí)滿(mǎn)足多尺度分割方法中的圖斑合并條件以及圖像的邊緣強(qiáng)度約束條件；在執(zhí)行圖斑合并之前需要計(jì)算合并后圖斑內(nèi)部的邊緣點(diǎn)數(shù)量，當(dāng)合并后圖斑內(nèi)部的邊緣點(diǎn)數(shù)量大于用戶(hù)設(shè)定的閾值時(shí)，不執(zhí)行圖斑合并過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種集成邊緣信息的圖像多尺度分割方法。包括如下步驟獲取單色、彩色或多波段的圖像數(shù)據(jù)；獲取上述圖像數(shù)據(jù)的邊緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)；并設(shè)定上述圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)圖層為待分割圖像集；設(shè)定邊緣約束條件、分割方法和尺度增長(zhǎng)方式，并以連續(xù)增長(zhǎng)的尺度系數(shù)分割圖像；在一尺度系數(shù)下進(jìn)行圖像多尺度分割，在任一圖斑合并前，計(jì)算合并后圖斑內(nèi)的統(tǒng)計(jì)邊緣強(qiáng)度，當(dāng)統(tǒng)計(jì)邊緣強(qiáng)度大于邊緣約束條件時(shí)，不執(zhí)行合并過(guò)程；變更尺度系數(shù)，繼續(xù)執(zhí)行多尺度分割；重復(fù)前一步驟至尺度增長(zhǎng)過(guò)程完成，形成一個(gè)以圖像邊緣強(qiáng)度為約束條件的多尺度圖像分割結(jié)果。本發(fā)明不僅能解決了圖像分割中的邊緣缺失問(wèn)題，而且給出了圖像多尺度分割中的一種尺度選擇方式。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102368331SQ20111033663
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者陳建裕 申請(qǐng)人:陳建裕