[发明专利]结合局部熵的局部能量泛函与非凸正则项的图像分割方法

权利要求书

1.一种结合局部熵的局部能量泛函与非凸正则项的图像分割方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)读入图像I(x,y)；

(2)初始化基于局部熵的局部能量泛函与非凸正则项的图像分割模型中的各个参数，所述参数为φ、α、β、μ、ν及σ，所述模型如下：

其中：φ为水平集函数、α为全局能量项调节参数、β为局部能量项调节参数、μ为长度项系数、ν为能量惩罚项系数，μ和ν均为大于0的常数，σ为高斯核函数g_σ(x)的标准差；c₁和c₂分别为闭合活动轮廓曲线C内部和外部的平均灰度值、E^g为全局能量泛函、E^l为引入局部熵的局部能量泛函、E^l′为保持轮廓平滑的基于非凸正则项的长度惩罚项、E^P为水平集函数在演化过程中保持为符号距离函数的能量惩罚项、f₁(x)和f₂(x)分别为x邻域的演化曲线内部和外部的均值拟合函数、h_x为像素x的局部熵；Ω为输入图像I(x,y)的灰度图像空间；

所述f₁(x)和f₂(x)的计算公式如下：

其中：

g_σ(x)为高斯核函数；

σ为高斯核函数g_σ(x)的标准差；

I(x)表示输入图像I(x,y)的x值；

H()表示Heaviside函数；

φ为水平集函数，φ＞0表示在零水平集内部，φ＜0表示在零水平集外部，φ＝0表示零水平集；

(3)计算图像I(x,y)的局部熵h_x；

(4)在步骤(2)初始化参数的基础上对图像I(x,y)进行分割，采用基于局部熵的局部能量泛函与非凸正则项的图像分割模型对所述图像I(x,y)进行分割，并在分割的过程中进行水平集函数φ的更新；

(5)根据以下方程对水平集函数φ进行演化，判断水平集函数φ是否收敛，如果收敛，则水平集函数φ停止演化，并输出分割图像；反之，则返回步骤(4)继续；演化方程如下：

其中：

φ为水平集函数，φ＞0表示在零水平集内部，φ＜0表示在零水平集外部，φ＝0表示零水平集；

α为全局能量项调节参数；

β为局部能量项调节参数；

μ为长度项系数、ν为能量惩罚项系数，μ和ν均为大于0的常数；

δ_ε为Driac函数；

I为输入图像；

c₁和c₂分别为闭合活动轮廓曲线C内部和外部的平均灰度值；

η为边界停止函数；

e₁和e₂为局部能量泛函演化方程计算过程中的替代表示；

为梯度算子。

2.如权利要求1所述的结合局部熵的局部能量泛函与非凸正则项的图像分割方法，其特征在于，所述局部熵h_x的计算公式如下：

其中：h_x为像素x的局部熵，为灰度级y在邻域Ω中的概率密度估计，n_y为在邻域Ω中具有灰度级y的像素个数。

3.如权利要求1所述的结合局部熵的局部能量泛函与非凸正则项的图像分割方法，其特征在于，所述c₁和c₂的计算公式如下：

其中：

I(x,y)表示输入图像；

H_ε表示Heaviside函数的正则化函数；

ε为正则化参数；

φ为水平集函数，φ＞0表示在零水平集内部，φ＜0表示在零水平集外部，φ＝0表示零水平集；

Ω为输入图像I(x,y)的灰度图像空间。

4.如权利要求1所述的结合局部熵的局部能量泛函与非凸正则项的图像分割方法，其特征在于，所述e₁和e₂的计算公式如下：

其中：

h_x为像素x的局部熵；

I(y)输入图像的灰度值。