[发明专利]一种面向文化图案图像的层次分割方法

权利要求书

1.一种面向文化图案图像的层次分割方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将文化图案图像转换至Lab颜色空间，将具有相似颜色特征的像素压缩到一起，从而使图像分割为若干个区域；

步骤2、基于颜色特征计算相邻区域之间的似然比，将似然比大于预设阈值的相邻区域进行合并，从而获得过分割结果，似然比计算公式如下：

式中，i和j表示区域的序号，R_i和R_j表示相邻区域，表示区域R_i的平均颜色值，表示区域R_j的平均颜色值，表示相邻区域间边界的平均颜色值，S表示由相邻区域R_i与R_j组成的区域的像素颜色值的协方差矩阵；

步骤3、计算相邻区域的差异

3.1、计算相邻区域之间颜色平均差异和相邻区域边界的平均颜色差异，计算公式分别如下：

式中，R_i和R_j表示相邻区域，表示区域R_i的像素平均颜色值，表示区域R_j的像素平均颜色值，B_ij表示相邻区域之间的边界，p和q分别表示边界两侧区域的像素，W_p表示中心像素p的滑动窗口，B_C(R_i,R_j)表示边界的(p,q)对数量，分别表示像素p在Lab颜色空间下的亮度、从绿色到红色的分量、从蓝色到黄色的分量，分别表示像素q在Lab颜色空间下的亮度、从绿色到红色的分量、从蓝色到黄色的分量；

3.2、计算相邻区域之间纹理差异，计算公式如下：

D_T(R_i,R_j)＝D_AB(R_i,R_j)*D_W(R_i,R_j)

式中，R_i和R_j表示相邻区域，D_AB(R_i,R_j)表示相邻区域的色度差异，D_W(R_i,R_j)表示相邻区域的纹理特征差异；

3.3、计算相邻区域之间尺度差异，计算公式如下：

其中，表示区域R_i内的像素数量，表示区域R_j内的像素数量；

3.4、计算相邻区域之间交织值，计算公式如下：

式中，N_p表示以像素p为中心的滑动窗口内最多的像素颜色值，N_q表示以像素q为中心的滑动窗口内最多的像素颜色值，C_j表示区域R_j内最多的像素颜色值，C_i表示区域R_i内最多的像素颜色值，当a＝b，δ(a,b)＝1；当a≠b，δ(a,b)＝0；

3.5、计算相邻区域之间综合差异，计算公式如下：

式中，α表示纹理度量系数，β表示边界度量系数；

步骤4、将所述综合差异从小到大进行排列并按序合并，得到具有层次关系的分割结果；

步骤3.2中，相邻区域的纹理特征差异D_W(R_i,R_j)通过以下方法计算获得：

3.2.1、针对单个区域的像素点x_c,计算其差分激励ξ(x_c)

(x,y)表示当前像素x_c坐标，I表示像素点x_c的强度值，σ为预设常数；

3.2.2、针对单个区域的像素点x_c,计算其方向激励θ(x_c)

式中，x_u、x_D、x_L、x_R分别表示像素x_c与其周围八邻域内的上、下、左、右像素的强度值相加结果；

3.2.3、将区域的差分激励和方向激励量化为一个T*D的二维直方图，将该T*D的二维直方图转化为一个TD*1的一维特征向量W，分别使用三个大小为3*3，5*5，7*7的窗口来计算每个像素强度，获得三个不同的特征向量W₁，W₂和W₃并进行组合，获得最终的纹理特征向量W＝[W₁^T,W₂^T,W₃^T]；

3.2.4、下式计算相邻区域R_i和R_j纹理特征差异：

式中，表示区域R_i的纹理特征向量，表示区域R_j的纹理特征向量，它们根据步骤3.2.1-3.2.3分别计算获得。