[發(fā)明專利]一種不規(guī)則帶狀目標(biāo)中心線自動提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910179546.0
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109978902B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許銳;章靜;劉垣
• 申請（專利權(quán)）人: 福建工程學(xué)院
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/155
• 代理公司: 北京科名專利代理有限公司 11468
• 代理人: 陳朝陽

1.一種不規(guī)則帶狀目標(biāo)中心線自動提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1帶狀目標(biāo)拆解

S1.1首先對待提取的帶狀目標(biāo)進(jìn)行形態(tài)學(xué)細(xì)化操作；

S1.2采用Rutoviz相交數(shù)法獲取細(xì)化后帶狀目標(biāo)的交叉點(diǎn)，具體操作為：

定義像素點(diǎn)P的Rutoviz相交數(shù)N_c為：

N_i＝(N₁，N₂，...，N₉)，且N₁＝N₉ (1)

根據(jù)公式(1)計算出的N_c值判斷像素點(diǎn)P的類型，當(dāng)N_c＝1時，判定像素點(diǎn)P為帶狀目標(biāo)的端點(diǎn)；當(dāng)N_c＝2時，像素點(diǎn)P的8鄰域內(nèi)只有2個非零像素點(diǎn)N_i、N_j，且非零像素點(diǎn)N_i、P、N_j非共線，判定像素點(diǎn)P為交叉點(diǎn)；當(dāng)N_c2時，判定像素點(diǎn)P為帶狀目標(biāo)的交叉點(diǎn)；

S1.3在各交叉點(diǎn)位置斷開帶狀目標(biāo)，把帶狀目標(biāo)拆解成多個互不相交的線性結(jié)構(gòu)；

S2線性結(jié)構(gòu)增強(qiáng)

設(shè)計一組多尺度的多項(xiàng)式濾波器組與帶狀目標(biāo)二值圖進(jìn)行卷積運(yùn)算，得到具有線性結(jié)構(gòu)的像素集合，多項(xiàng)式濾波器組采用短矩形的形式，定義為：

公式(2)中，w為矩形的寬，代表帶狀目標(biāo)的寬度；l是矩形長邊的長度，并且與w的值成比例；r為松弛空間，是與帶狀目標(biāo)邊界相關(guān)的常量；

令函數(shù)F(a,w)為角度a和寬度w的多項(xiàng)式濾波器，計算帶狀目標(biāo)二值圖I_d與F(a,w)的卷積，得到角度為a和寬度為w時的線性響應(yīng)圖像I_f(a,w)

I_f(a,w)＝|I_d*F(a,w)| (3)

利用多個不同方向、不同寬度的濾波器得到一組響應(yīng)圖像的集合，通過計算所有線形響應(yīng)圖像對應(yīng)像素值的最大值得到線性結(jié)構(gòu)增強(qiáng)后的結(jié)果

I_m＝max_a,wI_f(a,w) (4)

S3基于多元回歸的中心線提取

采用的MARS多元自適應(yīng)回歸樣條法提取線性結(jié)構(gòu)增強(qiáng)后的帶狀目標(biāo)的中心線，輸出一組連續(xù)輸出變量

公式(5)中，a₀為參數(shù)常數(shù)，M表示樣條函數(shù)個數(shù)，B_m(X)為第m個樣條函數(shù)，a_m為第m個樣條函數(shù)的系數(shù)，可對數(shù)據(jù)集進(jìn)行最小二乘擬合獲取a_m的組合系數(shù)：

B_m(X)是MARS的一種廣義線性回歸模型，具體定義為：

公式(7)中，k_m為節(jié)點(diǎn)數(shù)，S_km表示左側(cè)以及右側(cè)的樣條函數(shù)，v(k,m)為獨(dú)立變量的標(biāo)識，t為節(jié)點(diǎn)，t_km為節(jié)點(diǎn)位置；利用MARS多元自適應(yīng)回歸樣條法把樣條函數(shù)B_m(X)表示為分段函數(shù)集合，具體如下：

公式(8)和公式(9)分別為節(jié)點(diǎn)t的左側(cè)和右側(cè)的樣條函數(shù)，[(t_km-x)]₊和[(x-t_km)]₊表示節(jié)點(diǎn)t處的一對截斷樣條；

S4連通中心線，恢復(fù)帶狀目標(biāo)的拓?fù)溥B通性

以S1.2獲取的交叉點(diǎn)位置坐標(biāo)為圓心O，以像素R為半徑，在搜索范圍內(nèi)，連接圓心O與鄰近的中心線端點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不規(guī)則帶狀目標(biāo)中心線的自動提取。