[發明專利]多層次緊致紋理特征提取方法以及圖像紋理分割方法

在審

• 申請號: 201510870760.2
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105528783A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 趙瑩
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06K9/46
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 菅秀君

技術領域

本發明涉及紋理分析領域，更具體地說，本發明涉及一種基于分形維數的多層次緊致紋理特征提取方法以及相應的圖像紋理分割方法。

背景技術

紋理分割是紋理分析的重要基礎環節，它是把圖像分成不同的部分，每部分內部具有相近的紋理。紋理分割目的是找出不同紋理之間的邊界，并對相同的紋理賦予一個相同標記。紋理分割的重點是能有效地區分相鄰的不同紋理，正確地找到相鄰紋理區域之間的邊界。它包括紋理表示、確定分割區域的邊緣等基本問題。

自然界中不同種類的形態物質一般具有不同的維數；分形與圖像的灰度表示之間有著一定的對應關系。分形維數是一種衡量圖像表面粗糙度的有力工具。分形維數與人眼對圖像表面粗糙程度的判斷一致，并且是獨立于一定范圍內分辨率比例，獨立于視角，而穩定存在的物質的表示量。因此分形維數作為圖像表面不規則程度的度量，常被用來作為區分不同紋理的有效參數。

然而現有的利用單一的分形維數作為紋理特征的方法并不足以描述紋理特征，原因在于：

(1)分形方法缺乏方向選擇性。不適用于描述圖像的局部紋理結構。

(2)一些視覺效果不同的紋理卻有著相近的分形維數。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種基于分形維數的多層次緊致紋理特征提取方法，該多層次的緊湊的紋理描述方法能夠彌補單一分形維數特征的不足，提取出有效地表示紋理的分形多尺度多方向特征。

為了實現上述技術目的，根據本發明，提供了一種基于分形維數的多層次緊致紋理特征提取方法，包括依次執行的下述步驟：

第一步驟：提取原始圖像的方向和尺度信息以獲取原始圖像的子帶；

第二步驟：執行子帶歸一化處理以得到與原始圖像相同分辨率的特征圖像；

第三步驟：對特征圖像提取分形特征。

優選地，在第一步驟中，采用方向可調金字塔對原始圖像I進行N個尺度、D個方向上的濾波，得到N×D個子帶，每一個子帶用{B_n,d(I)}表示，n＝0.1...N-1；d＝0.1..D-1，其中n代表尺度，d代表方向。

優選地，在第二步驟中，對同一方向上的N個子帶{B_n,d(I),n＝0.1...N-1}進行規一化處理，共得到D個與原始圖像相同分辨率的特征圖像F_i,i＝0,1...D-1。

優選地，在第三步驟中，計算特征圖像F_i的局部差分計盒維數，并采用Fd_i,i＝0,1...D-1表示特征圖像F_i的各個局部差分計盒維數，得到像素j的D維特征向量T為：

T(j)＝{Fd₀(i),...Fd_D-1(i)}^T。

根據本發明，還提供了一種圖像紋理分割方法，包括依次執行的下述步驟：

第一紋理分割步驟：針對給定的圖像建立一個圖表，構建圖像的權值矩陣和度矩陣；

第二紋理分割步驟：利用構建的權值矩陣和度矩陣獲取第二小特征矢量。

第三紋理分割步驟：利用第二小特征矢量將圖分割為兩部分。

優選地，所述圖像紋理分割方法還包括第四紋理分割步驟：判斷是否需要進一步分割圖像，如果需要進一步分割圖像則再次執行第一紋理分割步驟、第二紋理分割步驟和第三紋理分割步驟。

優選地，在第一紋理分割步驟中，根據下述公式構建圖像的權值矩陣W：

設定圖像的兩個像素i，j之間的相似度

aff(i,j)＝exp{-dist(T(i),T(j))²/2σ²}

式中dist(T(i),T(j))為D維向量T(i),T(j)之間的歐式距離

權值矩陣W：

其中r是設定的鄰域半徑，x是像素點的空域位置信息。

優選地，在第二紋理分割步驟中，通過求解下述公式的特征向量以獲取第二小特征矢量：

附圖說明

結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優點和特征，其中：

圖1示意性地示出了根據本發明優選實施例的基于分形維數的多層次緊致紋理特征提取方法的紋理分割框圖。