[发明专利]一种均值漂移图像分割算法的并行化方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像分割技术领域，尤其涉及一种均值漂移图像分割算法的并行化方法。

背景技术

图像分割算法是图像处理技术应用的重要内容之一，而均值漂移分割算法是目前实际应用较多、比较成熟的图像分割算法之一。此外由于均值漂移分割算法在运行中需要将图像数据一次性全部读入内存，同时需要保存图像的滤波、聚类等中间结果，在此过程中需要占用大量的内存资源。另外，由于此算法需要通过迭代查找样本点中的局部密度极大值点，计算量巨大，影响了算法在实用中的效率。克服这两种困难的一个手段就是对均值漂移分割算法以并行计算方式实现。参考文献1提供了一个实例来实现对均值漂移分割算法以并行计算方式。

但是，由于均值漂移分割中是通过迭代的方式查找局部密度极大值点直到收敛，最后找到的收敛点可能远离查找的起始点。如果像通常并行化图像处理算法时那样并行化均值漂移分割算法，简单的将图像分成数块后对每一块分别处理并在最后将处理结果合并，会造成分割区域的不完整。

参考文献1：吴炜，沈占锋等.《均值漂移高分辨率遥感影像多尺度分割的集群实现》[J].计算机工程与应用，2009.45(034)：p.7-9

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种均值漂移图像分割算法的并行化方法，以解决直接对图像分块后进行均值漂移分割后再合并结果的并行化计算方式造成的分割结果不正确的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

①根据图像的大小自动或手动划分成N个子区域，其中N≥2；

②分别对划分得到的所述子区域内的像素逐个进行均值漂移滤波处理，记录每个像素的收敛模态点坐标位置；

③将步骤②得到的结果合并为一个表结构，其中表的关键字为像素的坐标位置，数据项为像素的收敛模态点的坐标位置；

④建立一个空的记录R，在第3步得到的表结构的基础上，对图像上的一个像素点，以其坐标位置P₁，在表中查找其收敛模态点的坐标位置P₂，记录下P₁的值到R中，将P₂的值赋给P₁，并重复查找与记录过程，直至查找到的像素点的坐标位置和其收敛模态点的坐标位置相等，记这个坐标位置的值为P_End；

⑤更新表中的数据，将表中所有关键字在R中的记录项的收敛模态点坐标位置赋予值P_End；

⑥对图像上所有像素都进行第④、⑤步操作；

⑦使用区域生长算法将具有相同收敛模态点的像素合并为区域，完成分割。

所述步骤①划分之后得到的子区域之间没有交集，所有子区域的并集等于图像的区域。

所述步骤②中的均值漂移滤波处理，通过缓冲区方式读取图像数据进行处理。

所述缓冲区方式读取图像数据包括以下子步骤：

A.申请一块内存作为内存缓冲区，用于读取一定范围的图像数据：将范围的长宽分别记为BufferWidth和BufferHeight，图像的波段数记为BandNum，像素的一个波段的值占用的字节数为ByteNum；那么申请的内存的大小就为BufferSize个字节，其中BufferSize＝BufferWidth×BufferHeight×BandNum×ByteNum；

B.将图像区域的宽度、高度分别记为imgWidth和imgHeight，当前均值漂移滤波所要处理的数据点或模态点的位置坐标为(Px，Py)，在均值漂移滤波的过程中根据当前查找局部密度极大值点所需要读入的像素范围调整缓冲区中读入的图像数据。

所述步骤B进一步包括以下子步骤：

-记均值漂移分割算法中空间带宽的大小为SpaBandWid，判断当前查找密度极大值点所需读取的像素的覆盖范围SpatialExtent：

若Px-SpaBandWid/2≥0，记Left＝Px-SpaBandWid/2，否则记Left＝0；

若Px+SpaBandWid/2≤imgWidth，记Right＝Px+SpaBandWid/2，否则记Right＝imgWidth；

若Py-SpaBandWid/2≥0，记Top＝Py-SpaBandWid/2，否则记Top＝0；

若Py+SpaBandWid/2≤imgHeight，记Bottom＝Py+SpaBandWid/2，否则记Bottom＝imgHeight；

其中Left，Right，Top，Bottom分别是像素覆盖范围的左、右、上、下边界；