專利名稱：局部幾何矩在圖像平滑和邊緣檢測中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及利用局部幾何矩對圖像處理的方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
矩在統(tǒng)計學(xué)中用于表征隨機(jī)量的分布，而在力學(xué)中用于表征物體的空間分布。若 把二值圖或灰度圖看作是二維密度分布函數(shù)，就可把矩技術(shù)應(yīng)用于圖像分析中。 一個從一 幅數(shù)字圖像中計算出來的矩集，通常描述了該圖像形狀的全局特征，并提供大量關(guān)于該圖 像不同類型的幾何特征信息。圖像矩的這種特性描述能力被廣泛地應(yīng)用于各種圖像處理、 計算機(jī)視覺中。其中幾何矩由于計算非常簡單，而成為提取圖像形狀特征的一個非常有效 的工具。在以往的文獻(xiàn)中，圖像平滑、邊緣檢測可以用很多不同方法來實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用簡單的計算方法，準(zhǔn)確、唯一地提供圖像的各種特征，實(shí)現(xiàn)較 好的去噪聲以及準(zhǔn)確提取圖像的邊緣信息的目標(biāo)。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案請見具體實(shí)施方式
所示。 本發(fā)明提供的利用局部幾何矩來處理圖片的方法不僅計算簡單，而且能準(zhǔn)確、唯 一地提供圖像的各種特征，特別是能提供反映圖像紋理特性的一些有效特征，因而具有應(yīng) 用價值。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中利用w。。實(shí)現(xiàn)去噪聲的示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中灰度類型圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中階躍型邊緣檢測的結(jié)果圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中凸緣型邊緣檢測的結(jié)果以及與其它檢測方法對比的結(jié)果 具體實(shí)施例方式
現(xiàn)依據(jù)附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例 幾何矩定義于基本集(xY1)。 p+q階二維幾何矩用!V表示，其表達(dá)式為
=￡￡/0,力力9血辦 (i) 其中f (x， y)為某一限定區(qū)域R中的亮度函數(shù)。矩集(mp,q， p+q = 0， 1，......)是由f (x， y)唯一確定的，反過來亦是如此 <formula>formula see original document page 3</formula>
零階幾何矩m。。代表一幅圖像的總亮度。對于剪影圖像，mo。是目標(biāo)區(qū)域的幾何面積， 一階幾何矩nw 是圖像關(guān)于x軸和y軸的亮度矩。其亮度的"矩心"(x。， y。)為
<formula>formula see original document page 4</formula> (3)
<formula>formula see original document page 4</formula> m2。， mn， m。2可以用來計算區(qū)域延伸，以及獲得主坐標(biāo)軸的方向。 局部幾何矩是圍繞每一個像素的一個小窗口上計算出來的， 一個大小為
(2N+1) X (2N+1)，以像素點(diǎn)(x， y)為中心的小窗口 W ;W上像素點(diǎn)的p+q階局部幾何矩定義
為
若將上式看成是一像和一個模板之間的巻積。的局部幾何矩。
<formula>formula see original document page 4</formula>(4)
個在限定正方形窗口中的離散鄰域運(yùn)算，則它可以被理解成圖下面給出對應(yīng)窗口尺寸為3的模板，它們用于計算最多為二階
<formula>formula see original document page 4</formula> <formula>formula see original document page 4</formula>
<formula>formula see original document page 4</formula> 從以上幾個模板可以看出，局部幾何矩有很好的性質(zhì)。W。。對應(yīng)于一個平均窗，可
以用來計算該窗內(nèi)的總能量，^。和WM分別對通常的圖像的水平邊緣或垂直邊緣響應(yīng)最大。
wu類似于一個交叉檢測器。w2。和w。2反映圖像的一些其它特征。
^MMi局部幾何矩在圖像平滑中的應(yīng)用 —般情況下，圖像在傳送和轉(zhuǎn)換過程中，會不可避免地受到噪聲的污染。對加噪圖像求它的零階局部幾何矩w。。，然后除以窗口的尺寸(LXL)，這樣可以實(shí)現(xiàn)圖像的平滑，達(dá)到較好的去噪聲效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。其中，(a)為原圖，(b)加隨機(jī)噪聲圖，(c)去噪聲后結(jié)果圖。 實(shí)施例2局部幾何矩在邊緣檢測中的應(yīng)用 對一幅圖像光照的強(qiáng)弱會影響目標(biāo)的灰度值，但目標(biāo)均發(fā)生在灰度不連續(xù)的位置，這就是邊緣的定義，因此可以通過邊緣檢測技術(shù)將目標(biāo)檢測出來。為提取邊緣特征，必須考慮圖像中灰度在空間上的變化形式，一般將灰度變化分為3類(a)階躍型(b)房頂型(c)凸緣型，如圖2所示。對不同的邊緣形式應(yīng)采用不同方法來檢測其灰度變化。
(1)對階躍型邊緣檢測 對圖3中的(a)分別求它的一階局部幾何矩^。和WM，并令I(lǐng)Ji，j) =maX(Wl。(i，j)， w01(i， j))，這樣得到的新圖像如圖3中的(b)所示，可以看出，該方法能很好的檢測出階躍型邊緣。 (2)對凸緣型邊緣檢測 字跡的骨架比較細(xì)，灰度變化基本上屬于凸緣型，采用傳統(tǒng)的算子會檢測出雙邊緣，不適合提取字跡。對字跡圖像先求它的零階局部幾何矩w。。，再除以窗口尺寸(LXL)，并與原圖像進(jìn)行差分，即L = w。。/(LXL)-I，這樣得到的新圖像能很好的檢測字跡。這相當(dāng)于一個(鄰域平均灰度_灰度)的差分算子。具體選擇該算子時有以下考慮
此算子各向同性，與字跡筆畫的無方向性相適應(yīng)。
窗口大小直接影響檢測結(jié)果，窗口過小，字跡經(jīng)模板后輸出幅值不大，難以判別，斷裂現(xiàn)象嚴(yán)重；窗口過大，運(yùn)算量較大，考慮到字跡筆畫一般在4個像素以內(nèi)，折中選擇7X7的窗口。
算子由于采用鄰域平均灰度與灰度做差分運(yùn)算，實(shí)質(zhì)上是一種空域高通濾波。 本實(shí)施例對"明天會更好"幾個字進(jìn)行檢測，結(jié)果如圖4所示，其中(a)用w。。檢測
(b)用prewitt算子檢測(c)用sobel算子檢測(d)用roberts算子檢測。 本發(fā)明提供的局部幾何矩在圖像處理中的應(yīng)用，不僅計算簡單，而且能準(zhǔn)確、唯一
地提供圖像的各種特征，特別是能提供反映圖像紋理特性的一些有效特征，因而具有一定
的應(yīng)用價值。
權(quán)利要求
局部幾何在圖像處理中的應(yīng)用。
2. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，局部幾何矩在圖像平滑中的應(yīng)用。
3. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，局部幾何矩在邊緣檢測中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供的局部幾何矩在圖像平滑和邊緣檢測中的應(yīng)用中，利用定義的幾何矩公式，對式中各項(xiàng)附加定義可以用來處理圖片，特別是在圖像平滑處理以及圖像邊緣檢測處理中，利用本發(fā)明可以準(zhǔn)確的得到圖像的各種特征，因而本發(fā)明在實(shí)際的圖像處理中具有一定應(yīng)用價值。
文檔編號G06T7/00GK101739664SQ20081020316
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者胡之惠 申請人:上海電機(jī)學(xué)院