[发明专利]一种基于多层次区域合成的图像分割方法

摘要

一种基于多层次区域合成的图像分割方法，首先利用现有多层次图像分割算法得到多层次分割结果；其次进行全局层次范围的合成：由低层次到高层次选择图像的多幅分割结果，分别计算每个层次的图像区域特征，并对多种征进行统一量化描述，建立多层次图像分割的合成模型，利用多标签图割方法进行分割区域的最优组合；然后根据全局层次合成的结果，选择局部层次范围，用多标签图割模型进行第二次合成；最后将第二次合成的层次标签进行区域映射，获得最终的图像分割结果。本发明从多个分割层次中选择目标分割质量高的区域，实现了自适应选择；并使用较少的区域特征计算分割质量，减少参与计算的区域节点数量，使用的优化组合模型优化效果更好。

主权项

1.一种基于多层次区域合成的图像分割方法，其特征在于，通过图像分割的层次采样选择，提取不同层次图像分割的区域特征，利用特征所反映的分割质量和多层次区域之间的语义一致性，建立多层次分割区域优化组合模型，得到最优的分割结果，包括如下步骤：步骤1：通过现有多层次分割算法获取具有树形结构的分割结果，包括二叉树或超度量轮廓图；将分割结果按分割层次逐一展开，得到自下而上n幅单一层次的分割图像S＝{s₁,s₂,...,s_n}，其中每个分割结果包含的区域个数满足|s₁|＜|s₂|＜...＜|s_n|；步骤2：第一次分割层次组合，在全局层次范围选择最优层次区域，包括：步骤2.1：在S中选取k₁个分割层次用于区域合成；以l₁为固定步长，由低到高选择k₁幅分割结果其中计算S¹中每幅分割图像区域的五种特征：区域内颜色一致性特征、纹理一致性特征、区域间颜色直方图卡方距离和纹理直方图卡方距离，以及分割区域的几何尺寸特征；将这五种特征值相加，得到区域的分割质量分数；步骤2.2：构建多层次分割区域的组合优化图模型G＝＜V,E＞，V，E分别表示图G的节点和连接节点的边，分别对应中的分割区域以及区域之间的连接关系；设置图模型的n‑links值：对于e_i∈E，如果且e_i的权值为10000，否则为10；设置图模型的t‑links值：V中每个节点有k₁个t‑links值，分别设为步骤2.1中基准分割层次与中的每一个层次之间对应区域的分割质量分数；其中，基准分割层次的区域r在其它层次中对应的区域定义为：r'为层次中的区域，S'为中的任意一个层次；步骤2.3：求解步骤2.2中所构建图模型的最优解，得到V中每个节点的最优层次类别标签其中记L¹中覆盖分割区域面积最大的标签为l_max；步骤3：第二次分割层次组合，在局部层次范围选择最优层次区域，进一步优化组合，包括：步骤3.1：以l_max对应的分割层次为中心，以l₂为固定步长，在l_max的局部前后选择k₂个层次的分割结果，计算S²中每幅分割中区域内颜色一致性特征、纹理一致性特征、区域间颜色直方图卡方距离、区域间纹理直方图卡方距离，以及分割区域的几何尺寸特征；将这五种特征值相加，得到区域的分割质量分数；步骤3.2：重复步骤2.2，构建以为基准的图模型，并用步骤2.2的方法设定n‑links值，用步骤3.1的结果设t‑links值；步骤3.3：求解步骤3.2中所构建图模型的最优解，得到每个节点的层次类别标签步骤4：根据步骤3.3得到的标签找到对应分割层次的分割区域，将区域按原空间位置排列，得到合成的分割结果。