[发明专利]基于空间密度约束核模糊聚类的灰度图像快速分割方法

权利要求书

1.基于空间密度约束核模糊聚类的灰度图像快速分割方法，包括：

(1)输入灰度图像I，对灰度图像进行迭代加权滤波生成滤波图像I′：按如下步骤进行：

(1a)设置滤波参数：滑动卷积窗口大小为5×5，空间高斯核带宽σ_s＝1；

(1b)定义迭代滤波5×5滑动窗口的中心像素迭代更新公式如下：

其中，(p_i,q_i)和(p_j,q_j)分别表示滑动窗口中心点空间坐标和邻域空间坐标，x_j表示窗口内某个像素灰度值，x_ik表示卷积核在经过k次迭代后中心点的灰度值，初始迭代点x_i0＝x_i，即迭代初始点为窗口中心像素点；σ_ik表示以第i个像素为中心的窗口在第k次迭代后的灰度值域带宽，它随着窗口的每次迭代自适应取值，计算公式为：

其中，n表示窗口内像素的数量，N_i表示窗口内所有像素点的集合；

(1c)初始迭代次数k＝0；

(1d)根据公式<6>和<5>分别计算原灰度图像中第i个像素对应的自适应带宽σ_ik和加权平均值x_i(k+1)；

(1e)设置窗口迭代结束阈值ε₁＝0.25，判断两次迭代获得的加权平均值是否满足||x_i(k+1)-x_ik||＜ε₁：若满足，则第i个窗口迭代结束，将x_i(k+1)的值作为第i个像素点的最终加权迭代结果取整保存，并令i＝i+1，返回(1c)；若不满足，则令k＝k+1,返回(1d)；

重复步骤(1c)至(1e)，至遍历完原始图像的所有像素点，生成新的迭代加权图像I′；

(2)对迭代加权滤波图像I′进行分割：

(2a)设置核模糊聚类迭代终止条件ε₂＝0.001， 高斯核带宽σ＝30，指定图像分割类别数目c，根据图像分割类别数c随机初始化聚类中心向量V₀＝(v₁,v₂,...,v_j,...,v_c),v_j表示第j个聚类中心，初始计数器t＝0；

(2b)统计加权图像I′中灰度级l对应的像素点数目n_l，l＝1,2,...,256；

(2c)根据公式<1>更新灰度级的隶属度矩阵；

其中，x_l表示l灰度级的灰度值，x_l＝l-1，v_k表示第k个聚类中心，m为模糊指数；

(2d)根据公式<2>更新聚类中心；

其中，n_l表示灰度级l对应的像素点数量，Q表示灰度级数，Q＝256；

(2e)重复步骤(2c)和(2d)至||V_t+1-V_t||＜ε₂为止；

(3)对灰度级隶属度u_kl进行去模糊化，得到灰度级l的类标签：

(4)为每个像素点赋予相应类标，输出分割图像；

其中，x_i表示像素点i的灰度值，L′_i表示像素点i的类标，表示像素点i对应灰度级的类标。