[發(fā)明專利]一種曲線狀目標(biāo)半自動提取方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110136187.8
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112950665B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃玉春;楊東晨;李哲;王浩宇
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06T7/187
• 分類號: G06T7/187;G06T5/00;G06T5/30
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發(fā)明公開了一種曲線狀目標(biāo)半自動提取方法及系統(tǒng)。該方法包括：對待提取圖像進(jìn)行針對性預(yù)處理以初步增強目標(biāo)區(qū)域，基于半自動交互的曲線狀區(qū)域填充，曲線狀區(qū)域量化。本發(fā)明使用雙邊濾波對圖像進(jìn)行預(yù)處理，之后與原圖像進(jìn)行差分，可以有效減少圖像噪聲并初步提取曲線狀區(qū)域；接下來計算全圖的方向曲率，能夠顯著增強曲線狀區(qū)域并削弱其他非曲線狀結(jié)構(gòu)；再結(jié)合用戶的點擊點信息通過最短路徑算法進(jìn)行曲線狀區(qū)域內(nèi)單像素線提取，并以單像素線為種子點進(jìn)行曲線狀區(qū)域填充，并對曲線狀區(qū)域進(jìn)行量化。本方法能夠有效地提取圖像中的曲線狀區(qū)域并得到合理的量化信息，具有很好的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種曲線狀目標(biāo)半自動提取方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

基于圖像的曲線狀目標(biāo)提取與分割是圖像處理領(lǐng)域的研究熱點。如路面相片、隧道相片中的裂縫提取，遙感影像中的河流、道路提取。

基于非監(jiān)督的提取方法得到的結(jié)果往往具有較多的噪聲，且提取的目標(biāo)區(qū)域范圍不夠準(zhǔn)確。基于機器學(xué)習(xí)的語義分割方法在處理這類問題時被證明具有較高的精度，但因為需要大量的樣本數(shù)據(jù)而在前期需要進(jìn)行大量的人工標(biāo)注。因此如何基于少量監(jiān)督信息得到比較準(zhǔn)確的分割結(jié)果是亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提出一種曲線狀目標(biāo)半自動提取方法及系統(tǒng)。該方法旨在于解決在非監(jiān)督情況下提取結(jié)果不可靠的問題，并能夠基于少量的監(jiān)督信息得到較為可靠的區(qū)域分割結(jié)果，進(jìn)一步可以作為樣本數(shù)據(jù)用于基于機器學(xué)習(xí)的分割方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

步驟1，對待提取圖像進(jìn)行預(yù)處理，并與原圖進(jìn)行差分；

步驟2，基于曲率的圖像增強；

步驟3，結(jié)合用戶的點擊點信息通過最短路徑算法進(jìn)行曲線狀區(qū)域內(nèi)單像素線路徑提取；

步驟4，對步驟3中得到的路徑進(jìn)行檢查，剔除路徑中的非曲線狀區(qū)域點，并以屬于曲線狀區(qū)域的路徑點為種子點進(jìn)行曲線狀區(qū)域填充，對填充結(jié)果進(jìn)行閉運算，得到曲線狀目標(biāo)區(qū)域；

步驟5，曲線狀目標(biāo)區(qū)域量化。

進(jìn)一步的，步驟1的具體實現(xiàn)方式如下；

步驟1.1，使用雙邊濾波對原圖像進(jìn)行預(yù)處理，去掉圖像中的噪聲，并能夠很好地保留曲線狀目標(biāo)的邊緣；

步驟1.2，設(shè)原圖像為I，濾波后的圖像為I_b，計算I的灰度積分圖，根據(jù)灰度積分圖，計算I的像素點(x,y)對應(yīng)的以(x,y)為中心的大小為W*W的窗口范圍內(nèi)的像素的灰度均值，然后I_b減去對應(yīng)位置的灰度均值得到差分圖像。

進(jìn)一步的，步驟2的具體實現(xiàn)方式如下；

步驟2.1，利用的0°，60°，120°三種方向的高斯卷積核的二階導(dǎo)來近似計算差分圖像上所有像素點的最大曲率方向，在曲線狀目標(biāo)處的最大曲率方向即曲線的正交方向；

步驟2.2，根據(jù)像素點的最大曲率方向計算出相應(yīng)的高斯卷積核的一階導(dǎo)和二階導(dǎo)，將兩者作為此像素點處的一階導(dǎo)和二階導(dǎo)代入曲率計算公式得到該點的曲率，取使用不同大小的高斯卷積核時得到的曲率中的最大值作為最終結(jié)果，實現(xiàn)對圖像的增強。

進(jìn)一步的，步驟3的具體實現(xiàn)方式如下；

步驟3.1，根據(jù)步驟2的曲率增強結(jié)果圖像的灰度值，計算出以用戶點擊點P為中心、邊長為N的正方形區(qū)域內(nèi)所有點到點P的最小灰度距離路徑，將此正方形區(qū)域記為Back；