本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于種子點(diǎn)自動(dòng)選取的全局最優(yōu)化圖像分割方法。

背景技術(shù)：

圖像分割就是把圖像分成若干個(gè)特定的、具有獨(dú)特性質(zhì)的區(qū)域并提出感興趣目標(biāo)的技術(shù)和過(guò)程?，F(xiàn)有的圖像分割方法主要分以下幾類(lèi)：基于閾值的分割方法、基于區(qū)域的分割方法、基于邊緣的分割方法以及基于特定理論的分割方法等。其中，區(qū)域生長(zhǎng)方法作為一種常見(jiàn)的圖像分割方法通常能將具有相同特征的連通區(qū)域分割出來(lái)，并能提供很好的邊界信息和分割結(jié)果。

區(qū)域生長(zhǎng)的基本思想是將具有相似性質(zhì)的像素集合起來(lái)構(gòu)成區(qū)域，具體先對(duì)每個(gè)需要分割的區(qū)域找一個(gè)種子像素作為生長(zhǎng)的起點(diǎn)，然后將種子像素周?chē)I(lǐng)域中與種子像素具有相同或相似性質(zhì)的像素合并到種子像素所在區(qū)域中，最后將這些新像素當(dāng)做新的種子像素繼續(xù)進(jìn)行上面的過(guò)程，直到再?zèng)]有滿足條件的像素為止?？梢?jiàn)區(qū)域生長(zhǎng)依賴于種子像素點(diǎn)的選擇，如果待分割的圖像中有多處目標(biāo)區(qū)域，則需要設(shè)置多個(gè)種子點(diǎn)，如果種子點(diǎn)設(shè)置位置錯(cuò)誤，則會(huì)影像整個(gè)圖像的分割結(jié)果。此外，當(dāng)目標(biāo)像素在圖像中比較獨(dú)立，但與鄰近像素差別較小時(shí)肉眼難以有效分辨，比如多光譜攝像機(jī)航拍高清圖像中的病蟲(chóng)害目標(biāo)提取以及醫(yī)學(xué)圖像近似灰度值器官中的多靶區(qū)目標(biāo)分割，一旦種子點(diǎn)設(shè)置誤判則會(huì)導(dǎo)致分割錯(cuò)誤直接影響后續(xù)分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性評(píng)價(jià)系統(tǒng)及方法，可直接根據(jù)目標(biāo)像素閾值特征以及行列位置關(guān)系確定目標(biāo)像素位置集從而連續(xù)檢測(cè)出多個(gè)閉合的目標(biāo)區(qū)域。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

一種基于種子點(diǎn)自動(dòng)選取的全局最優(yōu)化圖像分割方法，包括如下步驟：

步驟(1)、獲取待分割圖像a的所有像素信息作為輸入，記圖像a的寬度與高度分別為w、h，記圖像a第i行第j列位置對(duì)應(yīng)的像素r、g、b分量依次為rij、gij、bij，其中1≤i≤h、1≤j≤w；

步驟(2)、根據(jù)待檢測(cè)目標(biāo)的r、g、b灰度閾值范圍對(duì)圖像a所有像素信息逐行進(jìn)行篩選，同時(shí)保存篩選后的像素行列位置集q作為進(jìn)一步圖像分割的輸入，記q有m行，第i行的像素個(gè)數(shù)為ni，其中1≤m≤h、1≤i≤m、1≤ni≤w，記q第i行第j列元素為qij，元素qij在圖像a中的行位置為qijx、列位置為qijy；

步驟(3)、根據(jù)q中每一行相鄰像素之間的位置關(guān)系再次篩選分割目標(biāo)，通過(guò)水平方向分塊閾值thresholdx、豎直方向分塊閾值thresholdy、有效目標(biāo)區(qū)域行數(shù)閾值objecththeshold的閾值設(shè)置調(diào)控最終輸出的目標(biāo)輪廓集s中輪廓個(gè)數(shù)與各輪廓尺寸，當(dāng)?shù)趇行相鄰兩像素在圖像a中的列位置間隔小于thresholdx時(shí)則保存像素點(diǎn)位置qijx與qijy作為待定的目標(biāo)像素位置，其中0<thresholdx<w，當(dāng)相鄰兩像素在圖像a中列位置間隔大于thresholdx時(shí)，則中斷搜索進(jìn)入q的第i+1行，當(dāng)i+1>m時(shí)轉(zhuǎn)入步驟(6)；

步驟(4)、當(dāng)q相鄰兩行第i+1行與第i行在圖像a中的行位置間隔小于thresholdy時(shí)，令i＝i+1轉(zhuǎn)入步驟(3)繼續(xù)逐行搜索，其中0<thresholdy<h；

步驟(5)、當(dāng)q相鄰兩行第i+1行與第i行在圖像a中的行位置間隔大于thresholdy時(shí)，則中斷當(dāng)前搜索同時(shí)判斷當(dāng)前已保存的待定目標(biāo)像素位置集的行數(shù)是否超過(guò)objecththeshold，其中0<objecththeshold<h，如低于objecththeshold則忽略已保存的待定目標(biāo)像素位置集合，如不低于objecththeshold則已保存的待定目標(biāo)像素位置集即為檢測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域，取目標(biāo)區(qū)域最外圍的點(diǎn)集保存到目標(biāo)輪廓集s列表中，同時(shí)，令i＝i+1轉(zhuǎn)入步驟(3)開(kāi)始下一個(gè)目標(biāo)區(qū)域的搜索；

步驟(6)、當(dāng)q中最后一行即第m行搜索完畢時(shí)，判斷當(dāng)前已保存的待定目標(biāo)像素位置集的行數(shù)是否超過(guò)objecththeshold，如低于objecththeshold則忽略已保存的待定目標(biāo)像素位置集合，如果超過(guò)objecththeshold，則已保存的待定目標(biāo)像素位置集即為檢測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域，取目標(biāo)區(qū)域最外圍的點(diǎn)集保存到目標(biāo)輪廓集s列表中；

步驟(7)、在q中移除已遍歷搜索過(guò)的所有像素位置，如移除之后q仍然存在像素點(diǎn)位置，則轉(zhuǎn)入步驟(3)，如移除之后q無(wú)像素點(diǎn)位置，則輸出目標(biāo)輪廓集s，檢測(cè)結(jié)束。

進(jìn)一步的，通過(guò)設(shè)置thresholdx、thresholdy、objecththeshold三個(gè)閾值調(diào)控最終輸出的目標(biāo)輪廓集s中輪廓個(gè)數(shù)與各輪廓尺寸，不僅適用于多目標(biāo)分布連續(xù)的情形，且擴(kuò)展應(yīng)用于多目標(biāo)分布離散的情形，當(dāng)待分割目標(biāo)離散程度較大時(shí)，thresholdx與thresholdy宜偏大設(shè)置、objecththeshold宜偏小設(shè)置，防止遺留目標(biāo)，當(dāng)待分割目標(biāo)離散程度較小時(shí)，thresholdx與thresholdy宜偏小設(shè)置、objecththeshold宜偏大設(shè)置，防止誤判目標(biāo)。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

(1)、克服了傳統(tǒng)區(qū)域生長(zhǎng)方法依賴于種子起始點(diǎn)選擇的缺點(diǎn)，能夠在圖像中全局搜索篩選并自動(dòng)確定種子搜索起點(diǎn)，提高了圖像分割的準(zhǔn)確性。

(2)、直接利用目標(biāo)像素閾值特征與位置關(guān)系自動(dòng)生成出多個(gè)獨(dú)立的分割區(qū)域，克服了圖像中目標(biāo)區(qū)域數(shù)量事先未知的困難，為自動(dòng)準(zhǔn)確地實(shí)施圖像分割帶來(lái)了便利。

(3)、通過(guò)設(shè)置水平方向分塊閾值、豎直方向分塊閾值以及有效目標(biāo)區(qū)域行數(shù)閾值使得本發(fā)明不僅適用于目標(biāo)像素分布集中連續(xù)情形下的分割，也適用于目標(biāo)像素分布分散情形下的分割。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的流程圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式的輸入圖像即待分割圖像(原為彩色圖像)；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式的輸出結(jié)果即目標(biāo)輪廓集顯示結(jié)果(含原始圖像)。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

參照?qǐng)D1至圖3，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征詳述如下：

如圖1所示，本發(fā)明一種基于種子點(diǎn)自動(dòng)選取的全局最優(yōu)化圖像分割方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟(1)、獲取待分割圖像a的所有像素信息作為輸入，如圖2所示，記圖像a的寬度與高度分別為w＝1151、h＝729，記圖像a第i行第j列位置對(duì)應(yīng)的像素r、g、b分量依次為rij、gij、bij，其中1≤i≤h、1≤j≤w；

步驟(2)、根據(jù)待檢測(cè)目標(biāo)的r、g、b灰度閾值范圍(rmin＝220,rmax＝255)、(gmin＝100,gmax＝140)、(bmin＝0,bmax＝5)對(duì)圖像a所有像素信息逐行進(jìn)行篩選，同時(shí)保存篩選后的像素行列位置集q作為進(jìn)一步圖像分割的輸入，記q有m行，第i行的像素個(gè)數(shù)為ni，其中1≤m≤h、1≤i≤m、1≤ni≤w，記q第i行第j列元素為qij，元素qij在圖像a中的行位置為qijx、列位置為qijy；

步驟(3)、根據(jù)q中每一行相鄰像素之間的位置關(guān)系再次篩選分割目標(biāo)，當(dāng)?shù)趇行相鄰兩像素在圖像a中的列位置間隔小于水平方向分塊閾值thresholdx＝50時(shí)則保存像素點(diǎn)位置qijx與qijy作為待定的目標(biāo)像素位置，當(dāng)相鄰兩像素在圖像a中列位置間隔大于thresholdx時(shí)，則中斷搜索進(jìn)入q的第i+1行，當(dāng)i+1>m時(shí)轉(zhuǎn)入步驟(6)；

步驟(4)、當(dāng)q相鄰兩行第i+1行與第i行在圖像a中的行位置間隔小于豎直方向分塊閾值thresholdy＝20時(shí)，令i＝i+1轉(zhuǎn)入步驟(3)繼續(xù)逐行搜索；

步驟(5)、當(dāng)q相鄰兩行第i+1行與第i行在圖像a中的行位置間隔大于thresholdy時(shí)，則中斷當(dāng)前搜索同時(shí)判斷當(dāng)前已保存的待定目標(biāo)像素位置集的行數(shù)是否超過(guò)有效目標(biāo)區(qū)域行數(shù)閾值objecththeshold＝10，如低于objecththeshold則忽略已保存的待定目標(biāo)像素位置集合，如不低于objecththeshold則已保存的待定目標(biāo)像素位置集即為檢測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域，取目標(biāo)區(qū)域最外圍的點(diǎn)集保存到目標(biāo)輪廓集s列表中，同時(shí)，令i＝i+1轉(zhuǎn)入步驟(3)開(kāi)始下一個(gè)目標(biāo)區(qū)域的搜索；

步驟(6)、當(dāng)q中最后一行即第m行搜索完畢時(shí)，判斷當(dāng)前已保存的待定目標(biāo)像素位置集的行數(shù)是否超過(guò)objecththeshold，如低于objecththeshold則忽略已保存的待定目標(biāo)像素位置集合，如果超過(guò)objecththeshold，則已保存的待定目標(biāo)像素位置集即為檢測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域，取目標(biāo)區(qū)域最外圍的點(diǎn)集保存到目標(biāo)輪廓集s列表中；

步驟(7)、在q中移除已遍歷搜索過(guò)的所有像素位置，如移除之后q仍然存在像素點(diǎn)位置，則轉(zhuǎn)入步驟(3)，如移除之后q無(wú)像素點(diǎn)位置，則輸出目標(biāo)輪廓集s，檢測(cè)到的各目標(biāo)輪廓顯示如圖3所示，共檢測(cè)到6個(gè)目標(biāo)區(qū)域，檢測(cè)結(jié)束。

通過(guò)設(shè)置thresholdx、thresholdy、objecththeshold三個(gè)閾值調(diào)控最終輸出的目標(biāo)輪廓集s中輪廓個(gè)數(shù)與各輪廓尺寸，不僅適用于多目標(biāo)分布連續(xù)的情形，且擴(kuò)展應(yīng)用于多目標(biāo)分布離散的情形，當(dāng)待分割目標(biāo)離散程度較大時(shí)，thresholdx與thresholdy宜偏大設(shè)置、objecththeshold宜偏小設(shè)置，防止遺留目標(biāo)，當(dāng)待分割目標(biāo)離散程度較小時(shí)，thresholdx與thresholdy宜偏小設(shè)置、objecththeshold宜偏大設(shè)置，防止誤判目標(biāo)。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。