專利名稱：基于模板匹配的圖像分割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于模板匹配的圖像分割方法。
背景技術(shù)：
圖像分割是圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中的基本技術(shù)之一，是指利用圖像的某些特征，如灰度、顏色、形狀等，將一幅圖像分割成若干個(gè)獨(dú)立的部分，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)按照像素屬性(灰度，顏色，紋理等)進(jìn)行聚類的過程。人們從圖像的灰度、顏色、紋理、形狀等這些特征出發(fā)，利用各種數(shù)學(xué)理論和工具，使用不同的模型，對(duì)灰度以及彩色圖像進(jìn)行分割處理，形成了很多不同分割方法。雖然圖像分割方法已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，但由于它的復(fù)雜性，仍有很多問題沒有很好的解決，例如在手寫字母的分割中，對(duì)黏連部分的準(zhǔn)確分割就是一個(gè)很大的難點(diǎn)，因此對(duì)圖像分割方法的進(jìn)一步研究仍然具有非常重要的意義?，F(xiàn)有的圖像分割方法主要有兩類:基于區(qū)域生長(zhǎng)的方法和基于邊緣的方法。所謂區(qū)域生長(zhǎng)(regiongrowing)是指將成組的像素或區(qū)域發(fā)展成更大區(qū)域的過程。從種子點(diǎn)的集合開始，從這些點(diǎn)的區(qū)域增長(zhǎng)是通過將與每個(gè)種子點(diǎn)有相似屬性像強(qiáng)度、灰度級(jí)、紋理顏色等的相鄰像素合并到此區(qū)域 。它是一個(gè)迭代的過程，這里每個(gè)種子像素點(diǎn)都迭代生長(zhǎng)，直到處理過每個(gè)像素，因此形成了不同的區(qū)域，這些區(qū)域它們的邊界通過閉合的多邊形定義。區(qū)域生長(zhǎng)分割方法的關(guān)鍵是初始種子點(diǎn)的選取和生長(zhǎng)規(guī)則的確定；另一類是基于邊緣的方法(邊緣檢測(cè)等)，圖像的邊緣是指圖像局部區(qū)域亮度變化顯著的部分。該區(qū)域的灰度剖面一般可以看做一個(gè)階躍，即從一個(gè)灰度值在很小的緩沖區(qū)域內(nèi)急劇變化到另一個(gè)灰度相差較大的灰度值。圖像的邊緣部分集中了圖像的大部分信息，圖像邊緣的確定與提取對(duì)于整個(gè)圖像場(chǎng)景的識(shí)別與理解是非常重要的，同時(shí)也是圖像分割所依賴的重要特征。邊緣檢測(cè)主要是圖像的灰度變化的度量、檢測(cè)和定位，邊緣檢測(cè)的基本思想是先利用邊緣增強(qiáng)算子，突出圖像中的局部邊緣。然而，現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案存在以下缺點(diǎn):基于區(qū)域的方法需要人為設(shè)定種子點(diǎn)，對(duì)噪聲敏感，可能導(dǎo)致區(qū)域出現(xiàn)空洞；基于邊緣的方法是通過定義像素的“邊緣強(qiáng)度”，通過設(shè)置閾值的方法提取邊緣點(diǎn)集，但是由于噪聲和圖像模糊，檢測(cè)到的邊界可能會(huì)有間斷的情況發(fā)生。因此，有必要提供一種新的圖像分割方法來解決上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種分割準(zhǔn)確且分割效果好的基于模板匹配的圖像分割方法，可以有效的抵抗噪音的干擾，分割黏連部分，提高時(shí)間效率。本發(fā)明提供一種基于模板匹配的圖像分割方法，包括以下步驟:步驟1:在待分割圖像要對(duì)比部分的邊緣和模板圖像的邊緣分別提取相同數(shù)量的像素點(diǎn)作為像素特征點(diǎn)；步驟2:分別對(duì)待分割圖像要對(duì)比部分與模板圖像計(jì)算每個(gè)像素特征點(diǎn)與同幅圖像中的其他像素特征點(diǎn)之間角度的方差，對(duì)兩幅圖像中像素特征點(diǎn)的方差值進(jìn)行對(duì)比，設(shè)定一誤差值，若兩個(gè)像素點(diǎn)之間的方差值誤差在所述誤差值之內(nèi)則所述兩個(gè)像素點(diǎn)相似，得到相似度的分割；步驟3:逐漸增加待分割圖像要對(duì)比部分的大小，重復(fù)步驟I及步驟2，直到整幅圖像都被分割完成。較佳地，所述步驟I進(jìn)一步包括:步驟11:對(duì)待分割圖像和模板圖像分別進(jìn)行去噪及邊緣化處理；步驟12:根據(jù)待分割圖像的大小選擇一個(gè)分?jǐn)?shù)作為基數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行切割，切割形成待分割圖像的對(duì)比部分；步驟13:根據(jù)待分割圖像的對(duì)比部分及模板圖像的大小均勻在該兩幅圖像邊緣分別選取數(shù)量相同的像素特征點(diǎn)；步驟14:判斷所選擇的像素特征點(diǎn)，如果選擇均勻，則結(jié)束像素特征點(diǎn)的提取，如果不均勻，返回步驟13，重新提取像素特征點(diǎn)。較佳地，所述步驟2進(jìn)一步包括:步驟21:設(shè)定對(duì)待分割圖像的對(duì)比部分用于后續(xù)對(duì)比度初始分割大小的比例；步驟22:計(jì)算每一幅圖像中像素特征點(diǎn)的方差值；步驟23:設(shè)定誤差值，對(duì)比兩幅圖像中像素特征點(diǎn)的值；步驟24:在誤差范圍之內(nèi)的像素特征點(diǎn)則定位相似像素點(diǎn)，并記錄下來；步驟25:計(jì)算相似像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，計(jì)為兩幅圖像相似度分?jǐn)?shù)；步驟26:逐漸增加對(duì)待分割圖像的對(duì)比部分的大小，重復(fù)步驟22 25，直到待分割圖像掃描完成；步驟27:尋找上述相似度分?jǐn)?shù)最大的像素點(diǎn)作為切割點(diǎn)進(jìn)行切割；步驟28:重復(fù)上述步驟，直到待分割圖像全部掃描完成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于模板匹配的圖像分割方法，通過待分割圖像和模板圖像之間的對(duì)比確定待分割圖像的分割點(diǎn)，可以解決以往分割方法中對(duì)分割位置確認(rèn)錯(cuò)誤、過切割和少切割等問題；通過根據(jù)圖像具體的大小可以設(shè)置像素特征點(diǎn)的個(gè)數(shù)，這樣可以提高參考像素點(diǎn)的有效性，進(jìn)而提高分割的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的分割方法對(duì)手寫單詞到字母的分割有很好的效果，從而可以為圖像后續(xù)特征提取等部分提供更好的支持，特別在黏連部分比較大的部分相比于輪廓跟蹤等方法有更好的效果。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明的基于模板匹配的圖像分割方法流程圖；圖2是圖1中步驟SOOl的子流程圖；圖3是圖1中步驟S002的子流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明的技術(shù)方案針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的圖像分割方法不能很好的確定分割點(diǎn)進(jìn)行圖像分割，進(jìn)而影響后續(xù)特征提取等步驟的效果，對(duì)于手寫單詞的字母分割，由于存在黏連部位的連接問題，進(jìn)一步增加了分割的難度，針對(duì)分割點(diǎn)難確定，黏連部分難分割等問題，提出了一種基于模板匹配的分割方法，可以比較有效的解決此類分割問題。通過利用待分割圖像與模板之間的像素特征點(diǎn)相似度進(jìn)行分割，可以對(duì)分割點(diǎn)進(jìn)行很好的確認(rèn)，在字符圖像分割過程中難點(diǎn)就是分割點(diǎn)的確認(rèn)，本方法根據(jù)相似度值的大小變化尋找最大值點(diǎn)進(jìn)行切割，在充分切割的同時(shí)也可以為后續(xù)字符特征提取等工作做很好的幫助。參照?qǐng)D1，本發(fā)明實(shí)施例的基于模板匹配的圖像分割方法包括以下的步驟:步驟SOOl:在待分割圖像要對(duì)比部分的邊緣和模板圖像的邊緣分別提取相同數(shù)量的像素點(diǎn)作為像素特征點(diǎn)；步驟S002:分別對(duì)待分割圖像要對(duì)比部分與模板圖像計(jì)算每個(gè)像素特征點(diǎn)與同幅圖像中的其他像素特征點(diǎn)之間角度的方差，對(duì)兩幅圖像中像素特征點(diǎn)的方差值進(jìn)行對(duì)t匕，設(shè)定一誤差值，若兩個(gè)像素點(diǎn)之間的方差值誤差在所述誤差值之內(nèi)則所述兩個(gè)像素點(diǎn)相似，得到相似度的分割；步驟S003:逐漸增加待分割圖像要對(duì)比部分的大小，重復(fù)步驟SOOl及步驟S002，直到整幅圖像都被分割 完成。具體地，其主要包括兩部分的內(nèi)容，第一，在待分割圖像要對(duì)比部分和模板圖像邊緣提取相同數(shù)量的一系列的像素點(diǎn)，這部分主要根據(jù)圖像的距離大小，首先將圖像進(jìn)行去噪處理，再進(jìn)行邊緣化處理，然后根據(jù)圖像的大小均勻在兩幅圖像的邊緣提取一定數(shù)量的像素點(diǎn)作為像素特征點(diǎn)，用于后面的比較用，這里也不能做到全部平均距離，在彎度比較大的部分可以多提取一些，而相對(duì)比較平直的部分可以少提取一些，這樣可以更好的體現(xiàn)像素特征點(diǎn)的權(quán)值作用。第二，計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)與其他像素點(diǎn)之間角度的方差，在兩幅圖像上分別進(jìn)行同樣的處理，接下來就需要對(duì)兩幅圖像中像素特征點(diǎn)的特征值進(jìn)行對(duì)比，這里要設(shè)定一個(gè)波動(dòng)值，只要兩個(gè)像素點(diǎn)之間的誤差在這個(gè)波動(dòng)值之內(nèi)就算兩個(gè)像素點(diǎn)相似，這樣求得兩幅圖像有多少像素點(diǎn)是相似的就可以得到一個(gè)相似度的分割，然后逐漸增加待分割圖像的大小，重復(fù)上面的步驟，但是不能掃描整幅待分割圖像，開始的時(shí)候設(shè)置一個(gè)分?jǐn)?shù)值，掃描圖像的一部分之后就停止掃描，然后找到相似度最大的像素點(diǎn)的位置，這個(gè)位置就是這個(gè)字母的切割位置了，最后對(duì)剩下的圖像重復(fù)上面的操作，直到整幅圖像都被分割完成。參考圖2，較佳地，所述步驟I進(jìn)一步包括:步驟11:對(duì)待分割圖像和模板圖像分別進(jìn)行去噪及邊緣化處理；步驟12:根據(jù)待分割圖像的大小選擇一個(gè)分?jǐn)?shù)作為基數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行切割，切割形成待分割圖像的對(duì)比部分；步驟13:根據(jù)待分割圖像的對(duì)比部分及模板圖像的大小均勻在該兩幅圖像邊緣分別選取數(shù)量相同的像素特征點(diǎn)；步驟14:判斷所選擇的像素特征點(diǎn)，如果選擇均勻，則結(jié)束像素特征點(diǎn)的提取，如果不均勻，返回步驟13，重新提取像素特征點(diǎn)。上述的方法步驟主要可以做到幾方面的好處，第一，通過截取原圖像的一部分與模板進(jìn)行對(duì)比，可以很好的減少不必要的比較，從而提高時(shí)間效率。第二，根據(jù)圖像具體的大小確定像素特征點(diǎn)的個(gè)數(shù)，這樣就避免了千篇一律，可以很好的利用像素特征點(diǎn)進(jìn)行更好的特征提取，同時(shí)根據(jù)不同彎曲程度對(duì)像素特征點(diǎn)的選取也采用不均勻的提取方法，這樣也提高方法的效率。
本發(fā)明實(shí)施例的分割方法法主要是基于像素特征點(diǎn)的特征值的對(duì)比，兩幅圖像中每個(gè)像素點(diǎn)都有一個(gè)與其它像素點(diǎn)相關(guān)的特征值，首先設(shè)定一個(gè)誤差值，通過對(duì)比兩幅圖像中的像素特征點(diǎn)的特征值，通過一系列的對(duì)比確定待分割圖像的分割點(diǎn)位置較佳地，參考圖3，具體地，上述步驟2進(jìn)一步包括:步驟21:設(shè)定對(duì)待分割圖像的對(duì)比部分用于后續(xù)對(duì)比度初始分割大小的比例；步驟22:計(jì)算每一幅圖像中像素特征點(diǎn)的方差值；步驟23:設(shè)定誤差值，對(duì)比兩幅圖像中像素特征點(diǎn)的值；步驟24:在誤差范圍之內(nèi)的像素特征點(diǎn)則定位相似像素點(diǎn)，并記錄下來；步驟25:計(jì)算相似像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，計(jì)為兩幅圖像相似度分?jǐn)?shù)；步驟26:逐漸增加對(duì)待分割圖像的對(duì)比部分的大小，重復(fù)步驟22 25，直到待分割圖像掃描完成；步驟27:尋找上述相似度分?jǐn)?shù)最大的像素點(diǎn)作為切割點(diǎn)進(jìn)行切割；步驟28:重復(fù)上述步驟，直到待分割圖像全部掃描完成。在很多領(lǐng)域往往需要對(duì)圖像進(jìn)行分割，為后面特征提取等工作作出更多的支持，但是以前的一些方法在切割點(diǎn)方面都做的不好，特別是黏連部分的切割，更是會(huì)出現(xiàn)少切割或者過切割問題，本發(fā)明提供的這種方法可以根據(jù)特征值的對(duì)比，可以尋找一個(gè)相似度最大的像素點(diǎn)位置進(jìn)行切割。 本發(fā)明的分割方法可以有效的抵抗噪音的干擾，對(duì)黏連部分可以進(jìn)行有效的分割；依據(jù)特征值對(duì)比的方法，可以很好的避免基于跟蹤分割方法中的迷路問題等；在分割過程中充分考慮了像素特征點(diǎn)選取的有效性以及像素特征點(diǎn)的特征值的提取方法，可以有效地提高時(shí)間效率，同時(shí)還可以對(duì)切割點(diǎn)的正確性提供更多的幫助；本方法可以對(duì)圖像進(jìn)行正確的分割，對(duì)后續(xù)的特征提取及特征分類工作作出很好的貢獻(xiàn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于模板匹配的圖像分割方法，通過待分割圖像和模板圖像之間的對(duì)比確定待分割圖像的分割點(diǎn)，可以解決以往分割方法中對(duì)分割位置確認(rèn)錯(cuò)誤、過切割和少切割等問題；通過根據(jù)圖像具體的大小可以設(shè)置像素特征點(diǎn)的個(gè)數(shù)，這樣可以提高參考像素點(diǎn)的有效性，進(jìn)而提高分割的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的分割方法對(duì)手寫單詞到字母的分割有很好的效果，從而可以為圖像后續(xù)特征提取等部分提供更好的支持，特別在黏連部分比較大的部分相比于輪廓跟蹤等方法有更好的效果。以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于模板匹配的圖像分割方法，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本發(fā)明中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種基于模板匹配的圖像分割方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:在待分割圖像要對(duì)比部分的邊緣和模板圖像的邊緣分別提取相同數(shù)量的像素點(diǎn)作為像素特征點(diǎn)； 步驟2:分別對(duì)待分割圖像要對(duì)比部分與模板圖像計(jì)算每個(gè)像素特征點(diǎn)與同幅圖像中的其他像素特征點(diǎn)之間角度的方差，對(duì)兩幅圖像中像素特征點(diǎn)的方差值進(jìn)行對(duì)比，設(shè)定一誤差值，若兩個(gè)像素點(diǎn)之間的方差值誤差在所述誤差值之內(nèi)則所述兩個(gè)像素點(diǎn)相似，得到相似度的分割； 步驟3:逐漸增加待分割圖像要對(duì)比部分的大小，重復(fù)步驟I及步驟2，直到整幅圖像都被分割完成。
2.如權(quán)利要求1所述的基于模板匹配的圖像分割方法，其特征在于，所述步驟I進(jìn)一步包括: 步驟11:對(duì)待分割圖像和模板圖像分別進(jìn)行去噪及邊緣化處理； 步驟12:根據(jù)待分割圖像的大小選擇一個(gè)分?jǐn)?shù)作為基數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行切割，切割形成待分割圖像的對(duì)比部分； 步驟13:根據(jù)待分割圖像的對(duì)比部分及模板圖像的大小均勻在該兩幅圖像邊緣分別選取數(shù)量相同的像素特征點(diǎn)； 步驟14:判斷所選擇的像素特征點(diǎn)，如果選擇均勻，則結(jié)束像素特征點(diǎn)的提取，如果不均勻，返回步驟13，重新提取像素特征點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于模板匹配的圖像分割方法，其特征在于，所述步驟2進(jìn)一步包括: 步驟21:設(shè)定對(duì)待分割圖像的對(duì)比部分用于后續(xù)對(duì)比度初始分割大小的比例； 步驟22:計(jì)算每一幅圖像中像素特征點(diǎn)的方差值； 步驟23:設(shè)定誤差值，對(duì)比兩幅圖像中像素特征點(diǎn)的值； 步驟24:在誤差范圍之內(nèi)的像素特征點(diǎn)則定位相似像素點(diǎn)，并記錄下來； 步驟25:計(jì)算相似像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，計(jì)為兩幅圖像相似度分?jǐn)?shù)； 步驟26:逐漸增加對(duì)待分割圖像的對(duì)比部分的大小，重復(fù)步驟22 25，直到待分割圖像掃描完成； 步驟27:尋找上述相似度分?jǐn)?shù)最大的像素點(diǎn)作為切割點(diǎn)進(jìn)行切割； 步驟28:重復(fù)上述步驟，直到待分割圖像全部掃描完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于模板匹配的圖像分割方法，包括以下步驟步驟1在待分割圖像要對(duì)比部分的邊緣和模板圖像的邊緣分別提取相同數(shù)量的像素點(diǎn)作為像素特征點(diǎn)；步驟2分別對(duì)待分割圖像要對(duì)比部分與模板圖像計(jì)算每個(gè)像素特征點(diǎn)與同幅圖像中的其他像素特征點(diǎn)之間角度的方差，對(duì)兩幅圖像中像素特征點(diǎn)的方差值進(jìn)行對(duì)比，設(shè)定一誤差值，若兩個(gè)像素點(diǎn)之間的方差值誤差在所述誤差值之內(nèi)則所述兩個(gè)像素點(diǎn)相似，得到相似度的分割；步驟3逐漸增加待分割圖像要對(duì)比部分的大小，重復(fù)步驟1及步驟2，直到整幅圖像都被分割完成。本發(fā)明的分割方法能夠有效抵抗噪音的干擾，提高時(shí)間效率并進(jìn)行準(zhǔn)確分割，尤其對(duì)黏連部分可以進(jìn)行有效的分割。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103236056SQ20131014183
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者羅笑南, 王玉松, 林謀廣 申請(qǐng)人:中山大學(xué)