[發明專利]基于空間相對高度信息的多聚焦圖像邊緣檢測方法

有效

• 申請號: 201210148229.0
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102682435A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 滕奇志;何小海;汪杰;方瑩瑩;吳擁;王正勇;易云
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 劉雙蘭

技術領域

本發明涉及一種數字圖像的處理技術，特別涉及一種基于空間相對高度信息的數字圖像處理中的多聚焦圖像邊緣檢測的方法，屬于數字圖像采集與識別領域。

背景技術

數字圖像邊緣檢測是數字圖像處理領域的經典難題，其核心思想是要檢測出數字圖像中以不連續的形式出現的局部特征，這些局部特征可以是突變的灰度、顏色或紋理等，其檢測的最終目的是將數字圖像中的背景區域和目標區域以及目標區域中的不同子目標區域分割開來，檢測出的圖像邊緣也就是圖像中不同子目標區域的分界線。

在解決如石油地質圖像中的巖石顆粒邊緣檢測、金相圖像分析中的金屬組織顆粒邊緣檢測、醫學圖像中的細胞顆粒邊緣檢測時，對于局部特征信息比較明顯的圖像，采用基于灰度值、顏色值或紋理特征等的邊緣檢測方法則能較好的檢測出圖像中的顆粒邊緣，進而獲得較好的圖像分割效果。但對于某些堆積重疊的顆粒，在圖像中表現出顆粒之間粘連很多，而基于灰度的邊緣檢測方法對噪聲和灰度不均勻的情況比較敏感；基于顏色的邊緣檢測方法在待分割圖像中某些區域的顏色容易受外界因素影響；基于紋理的邊緣檢測方法很難找到一種可以描述所有紋理的紋理特征，所以采用基于灰度、顏色以及紋理的邊緣檢測方法，其效果均不太理想，因而無法較為準確地把粘連顆粒圖像目標分割開來。因此，需要找到一種更為有效的邊緣檢測方法，以提高粘連顆粒圖像的分割質量。

目前，已有的圖像邊緣檢測方法往往都是針對二維平面圖像提出的，在金相分析、醫學細胞圖像分析等領域，由于目標對象的特性決定了采集到的圖像信息只能是二維圖像信息，因而在這些領域，只能在二維平面圖像上解決邊緣檢測問題。然而，在石油地質分析中的巖石顆粒圖像分析等領域，其目標對象本身是三維的，這就為本課題研究者提供了新的思路，即利用目標對象的空間相對高度信息進行圖像的邊緣檢測，常規提取目標對象的空間相對高度信息的方法很多，如利用光照角度與物體在兩幅圖像中同一點的位移差別等信息來得到它的空間相對高度信息，基于單幅圖像的明暗信息計算其空間相對高度信息等，而其中基于多聚焦序列圖像的聚焦深度測量法便是較為有效的一種。如能利用將圖像融合技術和聚焦深度測量法相結合，對多聚焦序列圖像進行融合處理獲取到全景深圖像，再從多聚焦序列圖像中提取空間相對高度信息，并將空間相對高度信息用于全景深圖像的邊緣檢測，即能獲得良好的圖像邊緣檢測效果，從而提高圖像的分割質量，這正是本發明的任務所在。

發明內容

本發明的目的就是在于克服現有圖像邊緣檢測方法所存在的缺陷和不足，提供一種基于空間相對高度信息的多聚焦圖像的邊緣檢測方法。該方法包括獲取目標樣本的多聚焦序列圖像，對獲取的該序列圖像進行圖像配準預處理，再融合處理好的序列圖像獲取全景深圖像以及提取空間相對高度信息，對提取的空間相對高度信息再處理以消除噪聲，并利用空間相對高度信息對全景深圖像進行背景區域和目標區域以及目標區域中子目標區域的邊緣檢測等步驟；以解決在數字圖像中諸如堆積重疊顆粒圖像的邊緣檢測問題，達到圖像邊緣檢測的目的，進而提高數字圖像的分割質量。

為實現上述發明目的，本發明采用以下措施構成的技術方案來實現。

本發明所述的基于空間相對高度信息的多聚焦圖像邊緣檢測方法，包括以下實現步驟：

步驟1：利用圖像采集系統獲取目標樣本的多聚焦序列圖像，獲取方式是從上到下調節采集系統中成像設備的高度，使其聚焦到目標樣本的每個層面，獲取從目標樣本頂層到其背景層的每個層面的清晰聚焦圖像，從而得到所需的n幅多聚焦序列圖像；

步驟2：對步驟1中得到的n幅多聚焦序列圖像，采用基于互相關信息的圖像頻域配準方法，對該多聚焦序列圖像進行圖像配準預處理；

步驟3：對步驟2中配準好的n幅多聚焦序列圖像，采用基于小波變換的圖像融合算法對其進行融合處理，從而得到具有清晰的多聚焦序列圖像的目標區域和背景區域的全景深圖像；

步驟4：對步驟2中配準好的多聚焦序列圖像，采用聚焦深度測量法提取其空間相對高度信息圖像，所述圖像中像素值的大小反應像素點的空間相對高度；

步驟5：對步驟4中提取的空間相對高度信息圖像，采用高度一致性約束法進行處理以消除其噪聲；

步驟6：對步驟5中處理好的空間相對高度信息圖像的目標區域與背景區域進行邊緣檢測；

步驟7：對步驟6中檢測出的空間相對高度信息圖像的目標區域中子目標的局部極大值區域進行標識；