[發明專利]一種基于LBP和鏈碼技術的圖像分割方法

在審

• 申請號: 201910191996.1
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN110021024A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 謝巍;劉希;張浪文
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種基于LBP算子和鏈碼技術的圖像分割方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對原圖進行預處理，得到含有紋理特征的圖像；

步驟2、通過旋轉不變的LBP算子得到LBP特征值；

步驟3、以LBP特征值最小的值作為旋轉狀態下的LBP算子，按照LBP算子對圖像進行處理獲得效果圖；

步驟4、對步驟3的效果圖進行噪點濾波；

步驟5、通過Freeman鏈碼確定分割區域。

2.根據權利要求1所述的圖像分割方法，其特征在于，所述預處理是用維納濾波進行預處理，維納濾波的原理是基于最小均方誤差法則，其預處理過程如下：

上式中e是最小均方差，f(x，y)是未被退化的圖像即原圖像的像素點，是可令最小均方差最小的圖像即所求圖像的像素點，(x，y)為點坐標；

整理變形后，在圖像的恢復處理中，頻域中維納濾波器的表達如下所示：

式中，w(u，v)為在頻域中的變形，H(u，v)為退化函數，|H(u，v)|²＝H^*(u，v)H(u，v)，H^*(u，v)為H(u，v)的復共軛，p_f(u，v)＝|F(u，v)|²為噪聲的功率譜，p_n(u，v)＝|N(u，v)|²為未退化圖像的功率譜，(u，v)是像素點坐標(x，y)在頻域中的對應坐標，對于信噪比定義如下式：

用一個常量c代替信噪比，故而上式(3)寫成：

其中c取0.1～0.001。

3.根據權利要求1所述的圖像分割方法，其特征在于，所述步驟2的LBP算子為：

將LBP算子定義為在n×n模板的局部區域中，該局部區域共由一個中心點g_c和相鄰點g₀，g₁，...，g₇構成，將n×n的周圍8個點的灰度值與其中心點g_c進行對比，用T來代表紋理，則其表示為：

T～(g_c，g₀，…，g₇) (5)

按照中心點g_c的灰度值作為閾值，對相鄰的八個點進行二值處理，則T可表示為：

T≈t(sign(g₀-g_c)，sign(g₁-g_c)，…，sign(g₇-g_c)) (6)

t是圖像的亮度分布描述，其中二值化公式為：

則該區域的8個相鄰點將會編碼為0或者1，再對這一串二值碼進行權值賦予，最后將這一串數字相加就是對應區域中心點的局部二值特征值即LBP特征值：

i表示8個相鄰點的序號i＝0，1，…，7，在此基礎上讓區域從n×n的正方形區域改為圓形領域，使得LBP算子能在半徑為R，R＞0的圓形內進行處理；

假設，一個局部區域內的紋理分布為局部區域內像素點的灰度值的聯合分布密度，其定義為：

T＝t(g_c，g₀，…，g_P-1) (9)

其中g_c為圓形局部區域的中心點的灰度值，而g_p，p＝0，1，…P，在對應區域內除中心點外的等距分布的P個點，圖像中的鄰域內的g_p的坐標用下式表示：

其中(x_c，y_c)表示中心點的坐標，從鄰域中的其他像素點的灰度值g_p減去中心點g_c的值，那么局部區域的紋理T用中心點C與周邊的灰度值的差值的聯合分布表示：

T＝t(g_c，g₀-g_c，…，g_P-1-g_c) (11)

假設中心點g_c與周邊的g_p的差g_p-g_c(p＝0，1，…P)與中心點g_c并無關系，將式(9)改寫成：

T≈t(g_c)(g₀-g_c，…，g_P-1-g_c) (12)

將式子(12)改寫為：

T≈t(g₀-g_c，…，g_P-1-g_c) (13)

式(13)對所選區域內的每個點的紋理特征進行了標記，為了保持紋理特征不發生變化，使用差值：

T≈t(s(g₀-g_c)，…，s(g_P-1-g_c)) (14)

式子(14)得到一個P字節的二進制數，然后對點按照不同的位置進行2^P的加權求和，得到與鄰域內點相關的唯一的LBP特征值，并稱之為模式，代表(x_c，y_c)為中心的鄰域的紋理特征，表示如下：

(16)代表求取的差值的符號變成一個P位的二進制數，從而形成一個取值在0-2^P范圍內的離散的LBP特征值，使得差值變成LBP的模式，然后該區域的灰度分布以及紋理特征均用該LBP特征值來近似表示：

T≈t(LBP(x_c，y_c)) (17)