[發(fā)明專利]基于統(tǒng)計(jì)學(xué)和分形維數(shù)的機(jī)器人視覺圖像分割方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110375409.8
• 申請(qǐng)日: 2011-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN102509274A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡凱;劉太磊;楊樂;曹晶晶;陳蓓玉;田志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 艾中蘭

1.一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)和分形維數(shù)的機(jī)器人視覺圖像分割方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、分別拍攝天空、道路、樹木的圖像，形成三個(gè)圖像庫(kù)，對(duì)各圖像庫(kù)中圖像分別進(jìn)行一系列的預(yù)處理，包括：灰度化、圖像灰度直方圖的均衡化、調(diào)整圖像尺寸為統(tǒng)一尺寸大小；

步驟二、對(duì)各圖像庫(kù)中圖像分別進(jìn)行分形維數(shù)的計(jì)算，得到每幅圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的分形維數(shù)；

步驟三、計(jì)算每個(gè)圖像庫(kù)中每幅圖像分形維數(shù)的平均值，統(tǒng)計(jì)每個(gè)圖像庫(kù)中各個(gè)平均值出現(xiàn)的次數(shù)并將其擬合為曲線，得到天空、道路、樹木對(duì)應(yīng)的三個(gè)不同的分形區(qū)域；

步驟四、將要進(jìn)行圖像分割的圖片經(jīng)過步驟一中的預(yù)處理，再按照步驟二中的方法計(jì)算出每個(gè)像素點(diǎn)的分形維數(shù)值，然后將各個(gè)像素點(diǎn)的分形維數(shù)值按照步驟三中的分形區(qū)域歸為兩類，樹木為一類，道路和天空為一類；

步驟五、歸類完畢之后，針對(duì)圖像中存在的由于歸類錯(cuò)誤而產(chǎn)生的雜小區(qū)域使用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法進(jìn)行去除；

步驟六、后期引入原始圖像中的顏色特征來進(jìn)一步區(qū)分道路和天空。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于統(tǒng)計(jì)學(xué)和分形維數(shù)的機(jī)器人視覺圖像分割方法，其特征在于所述的圖像分形維數(shù)的計(jì)算方法為：

假設(shè)圖像的表面g(i，j)被毯子所覆蓋，其中定義上毯子表示為u(i，j，ε)，下毯子表示為b(i，j，ε)，其中ε＝1，...E，E取自然數(shù)，為毯子厚度，則上、下毯子初始值分別定義為：

u(i，j，0)＝b(i，j，0)＝g(i，j)??????????????????????????????????????????????(1)

式中g(shù)(i，j)表示坐標(biāo)(i，j)處對(duì)應(yīng)的圖像灰度值；

毯子表面計(jì)算公式為：

u(i,j,ϵ)=max{u(i,j,ϵ-1)+1,max|(m,n)-(i,j)|≤1u(m,n,ϵ-1)}---(2)]]>

b(i,j,ϵ)=max{b(i,j,ϵ-1)-1,min|(m,n)-(i,j)|≤1b(m,n,ϵ-1)}---(3)]]>

式中(m，n)表示與像素(i，j)距離小于1的鄰域中的像素；

那么

v(ε)＝∑_i，j(u(i，j，ε)-b(i，j，ε))???????????????????????????????????????(4)

A(ϵ)=v(ϵ)2ϵ---(5)]]>

式中v(ε)表示毯子體積，A(ε)表示毯子面積，

已知Mandelbrot定義的分形表面公式為

A(ε)＝Fε^2-D??????????????????????????????????????????????????????????????(6)

式中F是常數(shù)，D是圖像表面的分形維數(shù)，

對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)，得到log{A(ε)}＝logF+(2-D)logε，通過log{A(ε)}與log(ε)的線性關(guān)系計(jì)算得到分形維數(shù)D；

最后以像素點(diǎn)(i，j)為中心，在該像素點(diǎn)周圍取窗口大小為w的區(qū)域，w取任意大于2的正整數(shù)，使用上述毯子法分形維數(shù)計(jì)算該區(qū)域的分形維數(shù)，并將結(jié)果賦給像素點(diǎn)(i，j)，循環(huán)直到整幅圖像的每個(gè)像素點(diǎn)均計(jì)算完畢。