[發明專利]一種多目標手繪草圖興趣區域圖像的抽取方法

在審

• 申請號: 201510091907.8
• 申請日: 2015-02-26
• 公開（公告）號: CN104637074A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 石爭浩;金冬梅
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，涉及一種多目標手繪草圖興趣區域圖像的抽取方法。

背景技術

手繪草圖一般由黑色線條和白色背景組成，其中黑色線條用以表示草圖對象特征信息，在白色背景上，黑色線條間顏色過度明顯，草圖對象提取是手繪草圖場景理解及三維建模的前提，其結果的好壞將直接影響手繪草圖三維建模結果。然而針對內部閉合線條豐富的草圖對象，一般難以抽取到完整的對象區域。

為了能夠有效地提取出來用戶的感興趣對象，通常需要人們在分割過程中人為地指定某些信息作為輸入，因此，提出了交互式圖像分割方法。

有人提出一種基于Snake活動輪廓模型的分割方法，該方法對單目標圖像具有較好的分割效果，但對多目標圖像分割，分割結果受算法迭代次數和初始用戶選定區域影響。有人提出一種基于隨機游走的分割算法，能實現對多目標對象圖像的分割，但需要在分割過程中人工指定輸入參數，運算時間也比較長。于是又有人提出一種改進思路，即先用mean?shift算法對圖像進行預分割，然后在此基礎上應用隨機游走算法對圖像進行精分割。該方法對于普通的圖像，有較好的分割性能，但應用于多目標手繪草圖分割時，針對細節信息較豐富的多目標手繪草圖，即多目標手繪草圖中的興趣目標內部閉合曲線較多時，難以抽取到完整的對象區域，且人工選取種子點位置也會影響目標抽取結果的完整度。

發明內容

本發明的目的是提供一種多目標手繪草圖興趣區域圖像的抽取方法，解決了現有技術中存在的抽取結果受種子點選取位置影響，且難以抽取到完整的興趣區域圖像的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種多目標手繪草圖興趣區域圖像的抽取方法，包括以下步驟：

步驟1，輸入原始圖像，并分別在原始圖像的背景區域和前景區域中任意選取一個像素點作為前景種子點和背景種子點；原始圖像為待抽取的多目標手繪草圖；

步驟2，利用區域生長方法對原始圖像背景區域中標記的背景種子點進行生長，得到區域生長結果圖；

步驟3，利用隨機游走方法處理步驟2中得到的區域生長結果圖，結合原始圖像獲得多目標手繪草圖的興趣區域圖像。

本發明的特點還在于，

步驟2具體為：

步驟2.1，將選取的背景種子點記為生長區域R，初始狀態下，R集合中僅包括該背景種子點；

步驟2.2，將背景種子點作為生長起點，判斷生長起點四鄰域內像素點是否符合生長準則，如果符合生長準則，則將該像素點合并至生長區域R中，并將該生長區域中的像素點在第一輸出圖像的對應位置標定為1，第一輸出圖像為預先定義的一個與原始圖像大小相同的，且其中所有像素點灰度值為0的圖像；生長準則具體為：

將該生長起點四鄰域內的像素點的灰度值依次與灰度平均值做差值并求絕對值，灰度平均值為生長區域R中所有像素點灰度值的平均值，將其中最小的絕對值與閾值比較，如果最小的絕對值小于閾值，則將該最小的絕對值對應的四鄰域內的像素點合并至生長區域R中，閾值為0.2；

步驟2.3，以步驟2.2中得到的最小絕對值所對應的四鄰域內的像素點作為新的生長起點，繼續執行步驟2.2，直至沒有符合生長準則的像素點為止，將所有標定為1的像素點組合起來之后得到第一輸出圖像即為區域生長結果圖。

步驟3具體為：

步驟3.1，計算原始圖像中各個未標記節點首次到達種子節點的概率，種子節點指步驟1中選取的前景種子點和背景種子點，未標記節點指原始圖像中除去種子節點的像素點；

步驟3.2，根據最大概率準則對各個未標記節點進行標記，并將原始圖像中對應位置的像素點在第二輸出圖像中進行賦值，從而獲取多目標手繪草圖興趣區域圖像，第二輸出圖像為預先定義的一個與原始圖像大小相同的，且其中所有像素點灰度值為0的圖像。

步驟3.1具體為：

步驟A，定義一個離散拉普拉斯矩陣：

式中，w_ij為邊權重，d_i＝Σw_ij表示節點i的度，即所有與節點i連接的邊權重總和；邊權重w_ij根據以下方法計算；

w_ij＝exp(-β(g_i-g_j)²)+E???????(2)

式中，g_i和g_j分別為節點i和j的灰度值，β為自由參數，β＝90，E＝1e-5；