[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于平滑約束的圖構(gòu)造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811424944.6
• 申請(qǐng)日: 2018-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109559364B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張金霞;魏海坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T11/60
• 分類(lèi)號(hào): G06T11/60;G06T7/11;G06T7/90;G06T5/00
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種基于平滑約束的圖構(gòu)造方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將輸入圖像分割成多個(gè)互不相交的圖像區(qū)域，并將這些圖像區(qū)域定義為所構(gòu)造圖的頂點(diǎn)；

(2)構(gòu)造初始的圖；將各個(gè)頂點(diǎn)與自身相連，即將各頂點(diǎn)與自身之間的邊權(quán)設(shè)置為1；與其他頂點(diǎn)均不相連，即將各頂點(diǎn)與其他頂點(diǎn)之間的邊權(quán)設(shè)置為0；

(3)根據(jù)頂點(diǎn)的空間位置特征和顏色特征計(jì)算兩兩頂點(diǎn)之間的特征相似度；

(4)基于頂點(diǎn)間的特征相似度設(shè)置平滑約束項(xiàng)；

(5)基于平滑約束項(xiàng)，設(shè)計(jì)優(yōu)化框架來(lái)優(yōu)化初始的圖，得到最終的圖；基于平滑約束和初始圖的信息設(shè)計(jì)優(yōu)化函數(shù)：

上述優(yōu)化函數(shù)O(G)中，加號(hào)前面的部分是根據(jù)特征相似度而得的平滑約束，加號(hào)后面的部分是基于初始圖A而得的誤差項(xiàng)；參數(shù)α用于平衡這兩部分，將α設(shè)置為0.05,使最終結(jié)果更加依賴(lài)于所構(gòu)造的平滑約束；通過(guò)最小化上述優(yōu)化函數(shù)，求得所要構(gòu)造的圖G：

G＝(D-S+αI)^-1A

D是一個(gè)200*200的對(duì)角矩陣，其中元素D_ii等于矩陣S中第i行所有元素之和，I是一個(gè)200*200的單位矩陣。

2.如權(quán)利要求1所述的基于平滑約束的圖構(gòu)造方法，其特征在于，步驟(1)中，基于現(xiàn)有的SLIC算法，將輸入圖像分割成200個(gè)互不相交的圖像區(qū)域，將這些圖像區(qū)域定義為所構(gòu)造圖的頂點(diǎn)；其中，各個(gè)圖像區(qū)域的空間位置特征定義為該圖像區(qū)域中各像素點(diǎn)空間位置特征的平均值，各個(gè)圖像區(qū)域的顏色特征定義為該圖像區(qū)域中各像素點(diǎn)顏色特征的平均值；用V_i代表圖的頂點(diǎn)，i是對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的下標(biāo)，1≤i≤200。

3.如權(quán)利要求1所述的基于平滑約束的圖構(gòu)造方法，其特征在于，步驟(2)中，將各頂點(diǎn)與自身之間的邊權(quán)設(shè)置為1，與其他頂點(diǎn)之間的邊權(quán)設(shè)置為0，即將各個(gè)頂點(diǎn)僅與自身相連，以此得到初始的圖；用大小為200*200的矩陣A＝[A₁,…,A_i,…,A₂₀₀]表示初始的圖；其中，列向量A_i描述的是頂點(diǎn)V_i與其他各個(gè)頂點(diǎn)之間邊的信息：在初始圖中，A_ii＝1，該向量中其余值均為0。

4.如權(quán)利要求1所述的基于平滑約束的圖構(gòu)造方法，其特征在于，步驟(3)中，空間位置特征是指在圖像的橫軸和豎軸上歸一化到[0,1]之間的位置特征，將圖像區(qū)域i的位置特征記作[x_i,y_i]；基于CIELab空間和RGB空間得到顏色特征，將圖像區(qū)域i的顏色特征記作[l_i,a_i,b_i,r_i,g_i,b_i’]；頂點(diǎn)V_i的特征F_i由其空間位置特征和顏色特征組成，則F_i＝[x_i,y_i,l_i,a_i,b_i,r_i,g_i,b_i’]；頂點(diǎn)i和頂點(diǎn)j之間的特征相似度S根據(jù)以下公式計(jì)算而得；公式中尺度參數(shù)σ²是控制特征距離對(duì)特征相似度影響的一個(gè)常數(shù)，設(shè)置為0.1；

5.如權(quán)利要求1所述的基于平滑約束的圖構(gòu)造方法，其特征在于，步驟(4)中，根據(jù)特征相似度S設(shè)置平滑約束Ω；使用1*200的列向量G_i描述所構(gòu)造的圖中頂點(diǎn)V_i與其他各個(gè)頂點(diǎn)之間邊的信息；那么，平滑約束Ω根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

該公式表明，如果兩個(gè)頂點(diǎn)V_i和V_j之間的特征相似度越大，這兩個(gè)頂點(diǎn)與其他各個(gè)頂點(diǎn)之間邊的選取和邊權(quán)的值越接近。