[發明專利]基于邊緣和區域信息的水平集SAR圖像分割方法

有效

• 申請號: 201110346314.3
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102426699A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 侯彪;焦李成;劉娜娜;王爽;劉芳;尚榮華
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于邊緣和區域信息的水平集SAR圖像分割方法，包括以下步驟：

(1)對待分割SAR圖像I應用指數加權均值比率的邊緣檢測算子進行邊緣檢測，得到邊緣強度模值|R_max|；

(2)將水平集函數φ初始化成符號距離函數形式，根據水平集函數值的正負，將SAR圖像分割成兩個區域Ω₁和Ω₂；

(3)根據兩個區域Ω₁和Ω₂，計算其對應的估計概率密度p₁和p₂：

3a)計算區域Ω₁和Ω₂的強度均值c_i：

其中i＝1，2，(x，y)是圖像坐標；

3b)根據強度均值c_i，計算區域Ω₁和Ω₂的估計概率密度p₁和p₂：

pi(I)=LLciΓ(L)(Ici)L-1e-LI/ci,]]>

其中L是SAR圖像的視數，Γ(·)是Gamma函數，i＝1，2；

(4)結合步驟(1)-步驟(3)，構造總的分割能量函數模型E_SAR：

ESAR=-Σi=12∫∫Ωiλilog(pi)+μ∫∫Ωg(|Rmax|)|▿H(φ)|+v∫∫Ω12(|▿φ|-1)2,]]>

其中Ω是整個圖像區域，即Ω＝Ω₁+Ω₂，是區域能量項，是邊緣能量項，是修正項能量項，λ_i是區域能量項的權值，i＝1，2，μ是邊緣能量項的權值，v是修正項的權值，λ_i＞0，μ＞0，v＞0，是表示對φ求梯度，H(φ)是Heaviside函數，表示對H(φ)求梯度，g(|R_max|)是定義在邊緣強度模值|R_max|上的指示函數，表達式如下：

g(|Rmax|)=11+|Rmax|2/k2,]]>其中k是正的比例常數；

(5)根據步驟(4)構造的分割能量函數模型對SAR圖像I進行分割：

5a)對總的分割能量函數模型應用變分法，得到梯度下降流方程

∂φ∂t=δ(φ)(-λ1log(p1)+λ2log(p2))]]>

+μδ(φ)div(g(|Rmax|▿φ|▿φ|)+v(Δφ-div(▿φ|▿φ|)),]]>

其中δ(φ)是Dirac函數，Δ是拉普拉斯算子；

5b)對梯度下降流方程離散化，得到如下表達式：

φn+1-φnΔt=δ(φ)(-λ1log(p1)+λ2log(p2))]]>

+μδ(φ)div(g(|Rmax|▿φ|▿φ|)+v(Δφ-div(▿φ|▿φ|)),]]>

其中φⁿ⁺¹代表第n+1次迭代后的水平集函數，φⁿ代表第n次迭代后的水平集函數，Δt是迭代步長；

5c)根據步驟5b)求得新的水平集函數φⁿ⁺¹，由φⁿ⁺¹的正負值得到新的分割區域和

5d)判斷水平集函數是否收斂且達到最大的迭代次數100次，若不滿足則轉到步驟(3)，用和替代Ω₁和Ω₂繼續迭代，否則停止迭代，得到的和即是最終的分割結果。

2.根據權利要求1所述的水平集SAR圖像分割方法，其中步驟(1)所述的對待分割SAR圖像I應用指數加權均值比率的邊緣檢測算子進行邊緣檢測，按如下步驟進行：

1a)分別構造因果濾波器f₁和非因果濾波器f₂的函數表達式：

f₁(z)＝ab^zH(z)，f₂(z)＝ab^-zH(-z)，

其中z＝1，2，......N，N＞1，z是函數的自變量，且z＝1，2，......N，N為N＞1的正整數；a和b均為常量，且滿足0＜b＜e^-a＜1，H(·)是Heaviside函數；

1b)根據濾波器f₁和f₂構造指數平滑濾波器f的函數表達式：

f(z)=11+bf1(z)+b1+bf2(z-1),]]>

1c)根據構造的濾波器f，f₁，f₂，計算濾波器f₁在水平方向上的指數加權均值μ_x1，濾波器f₂在水平方向上的指數加權均值μ_x2，濾波器f₁在垂直方向上的指數加權均值μ_y1，濾波器f₂在垂直方向上的指數加權均值μ_y2，各指數加權均值μ_x1，μ_x2，μ_y1，μ_y2：

μx1=f1(x)*(f(y)·I(x,y))μx2=f2(x)*(f(y)·I(x,y))μy1=f1(y)·(f(x)*I(x,y))μy2=f2(y)·(f(x)*I(x,y)),]]>

其中：x是水平方向的坐標變量，y是垂直方向的坐標變量，*代表水平方向的卷積，·代表垂直方向的卷積；

1d)應用1c)的結果，求水平方向的強度模值R_xmax(x，y)和垂直方向的強度模值R_ymax(x，y)：

Rxmax(x,y)=max{μx1(x-1,y)μx2(x+1,y),μx2(x+1,y)μx1(x-1,y)}Rymax(x,y)=max{μy1(x,y-1)μy2(x,y+1),μy2(x,y+1)μy1(x,y-1)},]]>

1e)根據R_xmax(x，y)和R_ymax(x，y)求邊緣強度模值|R_max|：

|Rmax(x,y)|=Rxmax2(x,y)+Rymax2(x,y).]]>