[發(fā)明專利]一種通過(guò)基于自適應(yīng)碼本的LLC聚類(lèi)圖像區(qū)域的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710263353.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107085725B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊春蕾;普杰信;謝國(guó)森;劉中華;董永生;梁靈飛;司彥娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/32
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/32;G06K9/46;G06K9/62;G06T7/11
• 代理公司: 洛陽(yáng)公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 劉興華

1.一種通過(guò)基于自適應(yīng)碼本的LLC聚類(lèi)圖像區(qū)域的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：圖像過(guò)分割及超像素區(qū)域特征提取：將原圖按照SLIC方法分割為n個(gè)超像素，并提取各個(gè)超像素區(qū)域的質(zhì)心、顏色、紋理及Gabor特征；

步驟二：擴(kuò)展LLC對(duì)每個(gè)超像素圖像區(qū)域進(jìn)行稀疏編碼：根據(jù)超像素特征提取結(jié)果，為強(qiáng)調(diào)多個(gè)特征的整體性，對(duì)于每個(gè)超像素按照局部性原理，先融合多特征描述子然后進(jìn)行單次目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化，組織對(duì)應(yīng)于每個(gè)超像素的自適應(yīng)碼本，并使用自適應(yīng)碼本進(jìn)行編碼，從而獲得所有超像素圖像區(qū)域的稀疏編碼碼字；

步驟三：編碼轉(zhuǎn)換：實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展的LLC編碼碼字轉(zhuǎn)換為對(duì)稱方陣以表示鄰近區(qū)域的聚類(lèi)結(jié)果；

步驟四：構(gòu)建相似性結(jié)構(gòu)圖：根據(jù)編碼轉(zhuǎn)換的結(jié)果和超像素區(qū)域的特征構(gòu)建圖像超像素區(qū)域相似性結(jié)構(gòu)圖。

2.如權(quán)利要求1所述的通過(guò)基于自適應(yīng)碼本的LLC聚類(lèi)圖像區(qū)域的方法，其特征在于：所述步驟一中圖像過(guò)分割及超像素區(qū)域特征提取方法為：

1)將原圖像用SLIC法分割成n個(gè)超像素；

2)提取原圖各超像素的質(zhì)心，用橫縱坐標(biāo)表示；

3)提取原圖各超像素在Lab空間下的三個(gè)顏色均值；

4)提取原圖各超像素在RGB空間下的三個(gè)顏色均值；

5)提取原圖各超像素的LBP紋理特征值，用59bins表示；

6)提取原圖各超像素的36維Gabor特征。

3.如權(quán)利要求1所述的通過(guò)基于自適應(yīng)碼本的LLC聚類(lèi)圖像區(qū)域的方法，其特征在于：所述步驟二中擴(kuò)展LLC對(duì)每個(gè)超像素圖像區(qū)域進(jìn)行稀疏編碼的方法為：

1)對(duì)于每一個(gè)超像素，將其顏色、紋理、Gabor特征值融合入一個(gè)特征向量以表示該超像素，用公式(1)表示并存放：

2)對(duì)每一個(gè)超像素sp_i，將所在圖像中除去該超像素的其他所有超像素的顏色、紋理、Gabor特征值融合為一個(gè)101×(n-1)維的特征矩陣以作為該超像素進(jìn)行LLC的碼本，自適應(yīng)碼本用公式(2)表示：

3)按照公式(3)-(6)進(jìn)行擴(kuò)展的LLC編碼，得到每個(gè)超像素對(duì)應(yīng)其專屬碼本的編碼碼字，將編碼結(jié)果寫(xiě)入(n-1)維的編碼指示向量，用公式(7)定義、表示：

其中，

dist_i＝ρdist_cen_i+(1-ρ)dist_ll_i (4)

dist_cen_i表示sp_i與碼本元素對(duì)應(yīng)的各超像素的質(zhì)心距離向量：

dist_ll_i表示sp_i與碼本元素的特征距離向量：

表示sp_i與碼本中各元素的距離向量，⊙表示矩陣或向量間的對(duì)應(yīng)元素按位乘法；

記錄LLC編碼的指示向量：

其中code_ij表示超像素j對(duì)i的編碼系數(shù)。

4.如權(quán)利要求3所述的通過(guò)基于自適應(yīng)碼本的LLC聚類(lèi)圖像區(qū)域的方法，其特征在于：所述步驟三中編碼轉(zhuǎn)換的方法為：

1)將每個(gè)超像素的編碼向量按照如下公式(8)從(n-1)維擴(kuò)展為n維：

2)將所有超像素?cái)U(kuò)展后的編碼向量整合為一個(gè)n×n的編碼矩陣；

3)對(duì)編碼矩陣進(jìn)行對(duì)稱化處理，按照如下公式(9)轉(zhuǎn)換為對(duì)稱方陣A表示聚類(lèi)結(jié)果，完成所有超像素的聚類(lèi)表示：

其中r_ij＝0 and r_ji≠0表示如果超像素i可表示j，但j的最鄰近區(qū)域中不包含j，那么也應(yīng)該將i和j聚到一個(gè)類(lèi)。

5.如權(quán)利要求4所述的通過(guò)基于自適應(yīng)碼本的LLC聚類(lèi)圖像區(qū)域的方法，其特征在于：所述步驟四中構(gòu)建相似性結(jié)構(gòu)圖的方法為：

1)將用于聚類(lèi)表示的對(duì)稱編碼矩陣中指示有聚類(lèi)關(guān)系的位置一一找出，按照如下公式(10)計(jì)算有聚類(lèi)關(guān)系的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的超像素的相似度測(cè)量值：

其中，和表示超像素sp_i和sp_j的特征均值，*分別表示Lab、RGB、lbp和Gabor，Ψ表示所有包含圖像邊界像素的超像素集合；

2)初始化一個(gè)n×n的全零矩陣表示相似性結(jié)構(gòu)圖的仿射矩陣；

3)提取聚類(lèi)表示的對(duì)稱編碼矩陣中指示聚類(lèi)關(guān)系為1的位置，計(jì)算對(duì)應(yīng)的兩個(gè)超像素關(guān)于四個(gè)特征的四個(gè)相似度測(cè)量值，仿射矩陣對(duì)應(yīng)該位置的值被賦值為四個(gè)相似度測(cè)量值的乘積作為相似性結(jié)構(gòu)圖的邊的權(quán)值，完成相似性結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建。