[发明专利]一种面向文化图案图像的层次分割方法

说明书

本发明涉及一种面向文化图案图像的层次分割方法，该方法基于压缩与合并理论提出，通过计算像素之间的颜色相似特征将图像分割为多个初始区域，通过计算区域之间的颜色、纹理、区域大小与交织程度将区域合并获得层次分割结果。本方法专门针对文化图案图像数据，相比于现有分割方法，本方法分割速度快，结果能够保留更多图像细节，同时能够获得不同细节程度上的文化图案。

技术领域

本发明属于图像处理和计算机视觉领域，特别涉及一种面向文化图案图像的层次分割方法。

背景技术

随着中华民族优秀传统文化日趋流行，对传统文化的研究逐渐被重视，从中解读民族历史发展和习俗文化成为研究的入手方向。通过拍照、扫描等方式将包含文化图案的文物、壁画等保存为图像数据，对图像进行分割从而获得完整的文化图案是本方法要解决的问题。文化图案图像相对于自然图像具有纹理复杂，颜色区域不平滑以及噪点多的特点，使用现有的图像分割方法对文化图案图像进行分割时，无法提取边缘完整的图案，而本方法针对文化图案图像的特点不断优化，能够获得边缘完整的分割结果。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有技术的上述问题，提出的一种面向文化图案图像的层次分割方法，将一张图像分割成多张具有层次关系的结果，各层分割结果符合因果与包含原则，完成文化图案图像自动分割，从而获得图像中的所有元素。

本发明提供的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；