[發明專利]結合局部熵的局部能量泛函與非凸正則項的圖像分割方法

有效

• 申請號: 201811328521.4
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109472792B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 韓明;王敬濤;孟軍英
• 申請（專利權）人: 石家莊學院
• 主分類號: G06T7/10
• 分類號: G06T7/10
• 代理公司: 石家莊知住優創知識產權代理事務所(普通合伙) 13131
• 代理人: 王麗巧

1.一種結合局部熵的局部能量泛函與非凸正則項的圖像分割方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)讀入圖像I(x,y)；

(2)初始化基于局部熵的局部能量泛函與非凸正則項的圖像分割模型中的各個參數，所述參數為φ、α、β、μ、ν及σ，所述模型如下：

其中：φ為水平集函數、α為全局能量項調節參數、β為局部能量項調節參數、μ為長度項系數、ν為能量懲罰項系數，μ和ν均為大于0的常數，σ為高斯核函數g_σ(x)的標準差；c₁和c₂分別為閉合活動輪廓曲線C內部和外部的平均灰度值、E^g為全局能量泛函、E^l為引入局部熵的局部能量泛函、E^l′為保持輪廓平滑的基于非凸正則項的長度懲罰項、E^P為水平集函數在演化過程中保持為符號距離函數的能量懲罰項、f₁(x)和f₂(x)分別為x鄰域的演化曲線內部和外部的均值擬合函數、h_x為像素x的局部熵；Ω為輸入圖像I(x,y)的灰度圖像空間；

所述f₁(x)和f₂(x)的計算公式如下：

其中：

g_σ(x)為高斯核函數；

σ為高斯核函數g_σ(x)的標準差；

I(x)表示輸入圖像I(x,y)的x值；

H()表示Heaviside函數；

φ為水平集函數，φ＞0表示在零水平集內部，φ＜0表示在零水平集外部，φ＝0表示零水平集；

(3)計算圖像I(x,y)的局部熵h_x；

(4)在步驟(2)初始化參數的基礎上對圖像I(x,y)進行分割，采用基于局部熵的局部能量泛函與非凸正則項的圖像分割模型對所述圖像I(x,y)進行分割，并在分割的過程中進行水平集函數φ的更新；

(5)根據以下方程對水平集函數φ進行演化，判斷水平集函數φ是否收斂，如果收斂，則水平集函數φ停止演化，并輸出分割圖像；反之，則返回步驟(4)繼續；演化方程如下：

其中：

φ為水平集函數，φ＞0表示在零水平集內部，φ＜0表示在零水平集外部，φ＝0表示零水平集；

α為全局能量項調節參數；

β為局部能量項調節參數；

μ為長度項系數、ν為能量懲罰項系數，μ和ν均為大于0的常數；

δ_ε為Driac函數；

I為輸入圖像；

c₁和c₂分別為閉合活動輪廓曲線C內部和外部的平均灰度值；

η為邊界停止函數；

e₁和e₂為局部能量泛函演化方程計算過程中的替代表示；

為梯度算子。

2.如權利要求1所述的結合局部熵的局部能量泛函與非凸正則項的圖像分割方法，其特征在于，所述局部熵h_x的計算公式如下：

其中：h_x為像素x的局部熵，為灰度級y在鄰域Ω中的概率密度估計，n_y為在鄰域Ω中具有灰度級y的像素個數。

3.如權利要求1所述的結合局部熵的局部能量泛函與非凸正則項的圖像分割方法，其特征在于，所述c₁和c₂的計算公式如下：

其中：

I(x,y)表示輸入圖像；

H_ε表示Heaviside函數的正則化函數；

ε為正則化參數；

φ為水平集函數，φ＞0表示在零水平集內部，φ＜0表示在零水平集外部，φ＝0表示零水平集；

Ω為輸入圖像I(x,y)的灰度圖像空間。

4.如權利要求1所述的結合局部熵的局部能量泛函與非凸正則項的圖像分割方法，其特征在于，所述e₁和e₂的計算公式如下：

其中：

h_x為像素x的局部熵；

I(y)輸入圖像的灰度值。