專利名稱：彩色圖像分割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色圖像分割方法，更具體地，涉及一種分割彩色圖像的彩色圖像分割方法。
背景技術(shù)：
彩色圖像的分割是數(shù)字圖像處理及其應(yīng)用的很重要的部分。常規(guī)的彩色圖像分割具有不容易分割包含紋理的彩色圖像的問題。而且，另一個執(zhí)行自動分割的常規(guī)彩色圖像分割方法對于包含噪聲的輸入圖像是不穩(wěn)健的。以及另一個常規(guī)彩色圖像分割方法，用于對包含噪聲的輸入圖像來說用戶準備分割的圖像是穩(wěn)健的圖像進行分割，但是沒有執(zhí)行自動分割，因此花費了許多時間。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的一個目的在于提供一種能夠自動分割包含紋理的彩色圖像，并且對于含有噪聲的輸入圖像呈現(xiàn)穩(wěn)健性的彩色圖像分割方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種處理包含彩色圖像分割方法的彩色圖像處理方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種介質(zhì)，其上存儲有執(zhí)行彩色圖像分割方法的計算機程序。
因此，為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種彩色圖像分割方法。該彩色圖像分割方法包括步驟(a)使用輸入圖像的像素值計算表示外圍像素色彩的不同程度的預(yù)定值；(b)通過將計算值轉(zhuǎn)換成預(yù)定比例(scale)的值獲得轉(zhuǎn)換的圖像；(c)分割所轉(zhuǎn)換的圖像。
最好，步驟(c)根據(jù)區(qū)域增長方法來分割轉(zhuǎn)換的圖像。
彩色圖像分割方法最好在步驟(a)之前，還包括步驟(p-a)將圖像的像素值量化成預(yù)定數(shù)量的代表像素值；其中像素值是量化的像素值。
代表像素值最好由10-20個值組成。
彩色圖像分割方法最好在步驟(a)之前，還包括步驟(p-a-1)定義包含中心像素的預(yù)定窗口；以及(p-a-2)計算表示與在預(yù)定窗口中的像素有關(guān)的外部像素色彩的不同程度的預(yù)定值。
最好步驟(a)包括步驟(a-1)當d是正整數(shù)時，定義中心位于像素p并具有d×d大小的的窗口B；以及(a-2)當i是在1至C之間的數(shù)，并且Zi是窗口B中的所有像素的集時，將像素位置Zi分類成C個類；以及(a-3)獲得與類圖中的每一像素有關(guān)的J-值，如下J=SBSW=ST-SWSW]]>其中，mi是在類Zi中的Ni數(shù)據(jù)點的位置的平均值，ST=Σz∈Z||z-m||2]]>以及SW=Σi=1cSi=Σz∈Zi||z-mi||2]]>d是最好是在3至10之間考慮的整數(shù)。
預(yù)定比例最好是具有值0至255的灰度。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種彩色圖像分割方法。該彩色圖像分割方法包括步驟(a)將圖像的像素值量化成預(yù)定數(shù)量的代表像素值；(b)使用量化的代表像素值計算表示預(yù)定大小的窗口中像素色彩的不同程度的預(yù)定值；(c)通過將計算值轉(zhuǎn)換成預(yù)定比例的值來獲得轉(zhuǎn)換的圖像；以及(d)使用基于區(qū)域增長方法的分割方法分割轉(zhuǎn)換的圖像。
為實現(xiàn)另一目的，提供一種用于根據(jù)彩色圖像分割方法處理彩色圖像的基于目標的彩色圖像處理方法。該彩色圖像分割方法包括步驟a)使用輸入圖像的像素值計算表示外圍像素色彩的不同程度的預(yù)定值；(b)通過將計算值轉(zhuǎn)換成預(yù)定比例(scale)的值獲得轉(zhuǎn)換的圖像；以及(c)分割所轉(zhuǎn)換的圖像。
為實現(xiàn)另一目的，提供一種介質(zhì)，用于存儲執(zhí)行將彩色圖像分割成多個區(qū)域的彩色圖像分割方法的程序代碼。該彩色圖像分割方法包括步驟(a)將圖像的像素值量化成預(yù)定數(shù)量的代表像素值；(b)使用量化的代表像素值計算表示預(yù)定大小的窗口中像素色彩的不同程度的預(yù)定值；(c)通過將計算值轉(zhuǎn)換成預(yù)定比例的值來獲得轉(zhuǎn)換的圖像；以及(d)使用基于區(qū)域增長方法的分割方法分割轉(zhuǎn)換的圖像。


通過下面參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的彩色圖像分割方法的流程圖；圖2A至2C說明根據(jù)圖1的彩色圖像分割方法形成的類圖(class-map)和J-值；圖3A和3B說明分割的類圖；圖4A說明作為一個測試圖像以及通過根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割的一個測試圖像的“集裝箱”的一個圖像幀；圖4B說明說明作為一個測試圖像以及通過根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割的一個測試圖像的“工長”的一個圖像幀；圖4C說明作為一個測試圖像以及通過根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割的一個測試圖像的“海濱”的一個圖像幀；圖4D說明作為一個測試圖像以及通過根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割的一個測試圖像的“花園”的一個圖像幀；圖4E說明作為一個測試圖像以及通過根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割的一個測試圖像的“媽媽和女兒”的一個圖像幀；具體實施方式
參考圖1，其中說明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的彩色圖像分割方法的流程圖，輸入彩色圖像(步驟102)，并且將輸入圖像的像素值量化成幾個代表像素值(步驟104)。為了分類自然場景中的圖像，代表像素值由10-20個值組成。在本實施例中，為方便說明使用三個代表像素值執(zhí)行量化。下面，通過指定相應(yīng)于量化的代表像素值來形成類圖(步驟106)。
最好，規(guī)定窗口處于對準整個圖像中將被處理的像素的中心。即，當d是一個正整數(shù)時，最好在3至10之間，規(guī)定窗口B對準像素P的中心，并且具有d×d的大小。并且，假設(shè)i是在1和C之間的數(shù)，以及Zi是窗口B中的所有像素的集。換言之，假設(shè)Zi被分成C個類。最好定義窗口大小的d是在3至10之間考慮的整數(shù)。
而且假設(shè)mi是在類Zi中的Ni數(shù)據(jù)點的位置的平均值，如下(式1)
mi=1NiΣz∈ZiZ]]>并且，ST和SW分別定義如下(式2)ST=Σz∈Z||z-mi||2]]>以及(式3)SW=Σi=1cSi=Σz∈Z||z-mi||2]]>下面獲得與類圖中的每一像素有關(guān)的J-值(步驟108)。與類圖中的每一像素有關(guān)的J-值定義如下(式4)J=SBSW=ST-SWSW]]>由式4獲得的J-值被轉(zhuǎn)換成在0至255之間的灰度值，以便獲得具有這些值并能被稱作J-圖像的灰度比例圖像(步驟110)。J-圖像具有作為包括實際分別表示區(qū)域中心和區(qū)域邊界的山谷和山峰的三維地形圖的相同形式。
最好根據(jù)區(qū)域增長方法分割J-圖像(步驟112)。區(qū)域增長方法作為用于數(shù)字圖像的分割的方法是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的，因此不再給出它的說明。
圖2A至2C說明根據(jù)圖1的彩色圖像分割方法形成的類圖和J-值。在圖2A的類圖中，中心像素的J-值是1.720，并且在圖2B的類圖中，中心像素的J-值是0，以及在圖2C的類圖中，中心像素的J-值是作為0.855獲得的。這里，如在圖2A的類圖中，位于中心像素的左邊的用+表示的像素，位于中心像素的右邊的用0表示的像素以及位于中心像素的右邊用*表示的像素大致清楚地形成區(qū)域的情況下，J-值是一個相對大的值1.720。并且如在圖2B的類圖中，用+表示的像素以及用0表示的像素以及用*表示的像素是均勻分布，且很難形成區(qū)域的情況下，J-值是0。而且如在圖2C的類圖中，位于中心像素的右邊的用*表示的像素形成區(qū)域，但用+表示的像素以及用0表示的像素很難形成區(qū)域的情況下，J-值是0.855。即，較大的J-值極可能是像素接近區(qū)域邊界的情況，因此，使用該點可以執(zhí)行基于區(qū)域增長方法的分割。
圖3A和3B說明了分割的類圖。
必須檢查對于分割的類圖中的每一區(qū)域是否很好地執(zhí)行了分割，以及是否表示與量化值相同的值。為此目的，當Jk是對應(yīng)于k-區(qū)域獲得的J-值，并且Mk是第k個區(qū)域的像素點數(shù)，以及N是類圖中像素點數(shù)的總數(shù)時，平均的J-值計算如下(式5)J=1NΣKMKJK]]>所計算的值被表示為量化值而不管對于分割的類圖中的每一區(qū)域是否很好地執(zhí)行了分割。
在圖3A所示的分割的類圖的情況中，J是0，另一方面，在圖3B所示的分割的類圖的情況中，J是0.05。即，在固定數(shù)量的區(qū)域情況下，特別在較好的分割的情況下，平均的J-值是小的。出現(xiàn)這種情況是因為在區(qū)域被很好的分割時，區(qū)域包含很少的均勻分布的色彩分類，因此，平均的J-值小。
圖4A說明作為一個測試圖像以及通過根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割的一個測試圖像的“集裝箱”的一個圖像幀。參考圖4A，分割前圖像的J是0.232，但是分割后的J是0.071。而且，它是測試圖像被很好地分割的例證。
圖4B說明說明作為一個測試圖像以及通過根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割的一個測試圖像的“工長”的一個圖像幀。參考圖4B，分割前圖像的J是0.238，但是分割后的J是0.105。而且，它是測試圖像被很好地分割的例證。
圖4C說明作為一個測試圖像以及通過根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割的一個測試圖像的“海濱”的一個圖像幀。參考圖4C，分割前圖像的J是0.494，但是分割后的J是0.093。而且，它是測試圖像被很好地分割的例證。
圖4D說明作為一個測試圖像以及通過根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割的一個測試圖像的“花園”的一個圖像幀。參考圖4D，分割前圖像的J是0.435，但是分割后的J是0.088。而且，它是測試圖像被很好地分割的例證。
圖4E說明作為一個測試圖像以及通過根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割的一個測試圖像的“媽媽和女兒”的一個圖像幀。參考圖4E，分割前圖像的J是0.438，但是分割后的J是0.061。而且，它是測試圖像被很好地分割的例證。
即，如參照圖4A至4E所述的，根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法分割圖像的J比分割前的圖像的J要小。
在上述實施例中，作為例子解釋了特殊功能的計算。在所附的本發(fā)明的范圍并不限于該實施例，并且對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，很顯然可以使用表示外圍像素的色彩的不同程度的另外變化的功能。
而且，上述彩色圖像分割方法可以用計算機程序來實現(xiàn)。編寫程序的代碼和代碼段在計算機領(lǐng)域的技術(shù)人員的幫助下是很容易的。而且，該程序可以存儲在計算機可讀介質(zhì)中，可以被計算機讀取和執(zhí)行，因此它可以實現(xiàn)彩色圖像處理方法。介質(zhì)包括磁介質(zhì)、光介質(zhì)和載波。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，彩色圖像在沒有用戶的協(xié)助下可以自動地被分割，并且對于含噪聲的輸入圖像來說是穩(wěn)健的。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性在上述根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像分割方法中，一種穩(wěn)健的分割是可能的即使是在分割含許多噪聲或紋理的圖像時。而且，在沒有諸如由用戶手工執(zhí)行分割的用戶協(xié)助下，自動分割也是可能的，因此分割速度是高的。該彩色圖像分割方法可以應(yīng)用于諸如MPEG-7中所使用的基于對象的圖像處理中。
權(quán)利要求
1.一種彩色圖像分割方法，用于將彩色圖像分割成多個區(qū)域，包括步驟(a)使用輸入圖像的像素值計算表示外圍像素色彩的不同程度的預(yù)定值；(b)通過將計算值轉(zhuǎn)換成預(yù)定比例的值獲得轉(zhuǎn)換的圖像；(c)分割所轉(zhuǎn)換的圖像。
2.如權(quán)利要求1的彩色圖像分割方法，其中步驟(c)根據(jù)區(qū)域增長方法來分割該轉(zhuǎn)換的圖像。
3.至少如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2之一的彩色圖像分割方法，在步驟(a)之前，還包括步驟(p-a)將圖像的像素值量化成預(yù)定數(shù)量的代表像素值；其中像素值是量化的像素值。
4.如權(quán)利要求3的彩色圖像分割方法，其中代表像素值由10-20個值組成。
5.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求4中的至少一個權(quán)利要求的彩色圖像分割方法，在步驟(a)之前，還包括步驟(p-a-1)定義包含中心像素的預(yù)定窗口；以及(p-a-2)計算表示與在規(guī)定窗口中的像素有關(guān)的外部像素色彩的不同程度的預(yù)定值。
6.如權(quán)利要求3的彩色圖像分割方法，在步驟(a)之前，還包括步驟(p-a-1)定義包含中心像素的預(yù)定窗口；以及(p-a-2)計算表示與在規(guī)定窗口中的像素有關(guān)的外部像素色彩的不同程度的預(yù)定值。
7.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中的至少一個權(quán)利要求的彩色圖像分割方法，其中步驟(a)包括步驟(a-1)當d是正整數(shù)時，定義中心位于像素p并具有d×d大小的的窗口B；以及(a-2)當i是在1至C之間的數(shù)，并且Zi是窗口B中的所有像素的集時，將像素位置Zi分類成C個類；以及(a-3)獲得與類圖中的每一像素有關(guān)的J-值，如下J=SBSW=ST-SWSW]]>其中，mi是在類Zi中的Ni數(shù)據(jù)點的位置的平均值，ST=Σz∈Z||z-m||2]]>以及SW=Σi=1cSi=Σz∈Zi||z-mi||2]]>
8.如權(quán)利要求3的彩色圖像分割方法，其中步驟(a)包括步驟(a-1)當d是正整數(shù)時，定義中心位于像素p并具有d×d大小的的窗口B；以及(a-2)當i是在1至C之間的數(shù)，并且Zi是窗口B中的所有像素的集時，將像素位置Zi分類成C個類；以及(a-3)獲得與類圖中的每一像素有關(guān)的J-值，如下J=SBSW=ST-SWSW]]>其中，mi是在類Zi中的Ni數(shù)據(jù)點的位置的平均值，ST=Σz∈Z||z-m||2]]>以及SW=Σi=1cSi=Σz∈Zi||z-mi||2]]>
9.如權(quán)利要求4的彩色圖像分割方法，其中步驟(a)包括步驟(a-1)當d是正整數(shù)時，定義中心位于像素p并具有d×d大小的的窗口B；以及(a-2)當i是在1至C之間的數(shù)，并且Zi是窗口B中的所有像素的集時，將像素位置Zi分類成C個類；以及(a-3)獲得與類圖中的每一像素有關(guān)的J-值，如下J=SBSW=ST-SWSW]]>其中，mi是在類Zi中的Ni數(shù)據(jù)點的位置的平均值，ST=Σz∈Z||z-m||2]]>以及SW=Σi=1cSi=Σz∈Zi||z-mi||2]]>
10.如權(quán)利要求5的彩色圖像分割方法，其中步驟(a)包括步驟(a-1)當d是正整數(shù)時，定義中心位于像素p并具有d×d大小的的窗口B；以及(a-2)當i是在1至C之間的數(shù)，并且Zi是窗口B中的所有像素的集時，將像素位置Zi分類成C個類；以及(a-3)獲得與類圖中的每一像素有關(guān)的J-值，如下J=SBSW=ST-SWSW]]>其中，mi是在類Zi中的Ni數(shù)據(jù)點的位置的平均值，ST=Σz∈Z||z-m||2]]>以及SW=Σi=1cSI=Σz∈Zi||z-mi||2]]>
11.如權(quán)利要求6的彩色圖像分割方法，其中步驟(a)包括步驟(a-1)當d是正整數(shù)時，定義中心位于像素p并具有d×d大小的的窗口B；以及(a-2)當i是在1至C之間的數(shù)，并且Zi是窗口B中的所有像素的集時，將像素位置Zi分類成C個類；以及(a-3)獲得與類圖中的每一像素有關(guān)的J-值，如下J=SBSW=ST-SWSW]]>其中，mi是在類Zi中的Ni數(shù)據(jù)點的位置的平均值，ST=Σz∈Z||z-m||2]]>以及SW=Σi=1cSi=Σz∈Zi||z-mi||2]]>
12.如權(quán)利要求7的彩色圖像分割方法，其中d是在3至10之間考慮的整數(shù)。
13.如權(quán)利要求8的彩色圖像分割方法，其中d是在3至10之間考慮的整數(shù)。
14.如權(quán)利要求9的彩色圖像分割方法，其中d是在3至10之間考慮的整數(shù)。
15.如權(quán)利要求10的彩色圖像分割方法，其中d是在3至10之間考慮的整數(shù)。
16.如權(quán)利要求11的彩色圖像分割方法，其中d是在3至10之間考慮的整數(shù)。
17.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中的至少一個權(quán)利要求的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例最好是具有值0至255的灰度。
18.如權(quán)利要求3的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
19.如權(quán)利要求4的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
20.如權(quán)利要求5的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
21.如權(quán)利要求6的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
22.如權(quán)利要求7的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
23.如權(quán)利要求8的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
24.如權(quán)利要求9的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
25如權(quán)利要求10的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
26.如權(quán)利要求11的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
27.如權(quán)利要求12的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
28.如權(quán)利要求13的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
29.如權(quán)利要求14的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
30.如權(quán)利要求15的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
31.如權(quán)利要求16的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
32.一種基于對象的彩色圖像處理方法，用于處理根據(jù)彩色圖像分割方法的彩色圖像，其中該彩色圖像分割方法包括步驟(a)使用輸入圖像的像素值計算表示外圍像素色彩的不同程度的預(yù)定值；(b)通過將計算值轉(zhuǎn)換成預(yù)定比例的值獲得轉(zhuǎn)換的圖像；(c)分割所轉(zhuǎn)換的圖像。
33.如權(quán)利要求32的彩色圖像處理方法，其中該彩色圖像處理方法符合MPEG-7標準。
34.一種彩色圖像分割方法，用于將彩色圖像分割成多個區(qū)域，包括步驟(a)將圖像的像素值量化成預(yù)定數(shù)量的代表像素值；(b)使用量化的代表像素值計算表示預(yù)定大小的窗口中像素色彩的不同程度的預(yù)定值；(c)通過將計算值轉(zhuǎn)換成預(yù)定比例的值來獲得轉(zhuǎn)換的圖像；以及(d)使用基于區(qū)域增長方法的分割方法分割轉(zhuǎn)換的圖像。
35.如權(quán)利要求34的彩色圖像分割方法，其中步驟(a)包括步驟(a-1)當d是正整數(shù)時，定義中心位于像素p并具有d×d大小的的窗口B；以及(a-2)當i是在1至C之間的數(shù)，并且Zi是窗口B中的所有像素的集時，將像素位置Zi分類成C個類；以及(a-3)獲得與類圖中的每一像素有關(guān)的J-值，如下J=SBSW=ST-SWSW]]>其中，mi是在類Zi中的Ni數(shù)據(jù)點的位置的平均值，ST=Σz∈Z||z-m||2]]>以及SW=Σi=1cSI=Σz∈Zi||z-mi||2]]>
36.如權(quán)利要求35的彩色圖像分割方法，其中d是在3至10之間考慮的整數(shù)。
37.如權(quán)利要求34至權(quán)利要求36的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
38.一種用于存儲執(zhí)行將彩色圖像分割成多個區(qū)域的彩色圖像分割方法的程序代碼的介質(zhì)，該彩色圖像分割方法包括步驟(a)將圖像的像素值量化成預(yù)定數(shù)量的代表像素值；(b)使用量化的代表像素值計算表示預(yù)定大小的窗口中像素色彩的不同程度的預(yù)定值；(c)通過將計算值轉(zhuǎn)換成預(yù)定比例的值來獲得轉(zhuǎn)換的圖像；以及(d)使用基于區(qū)域增長方法的分割方法分割轉(zhuǎn)換的圖像。
39.如權(quán)利要求38的彩色圖像分割方法，其中步驟(a)包括步驟(a-1)當d是正整數(shù)時，定義中心位于像素p并具有d×d大小的的窗口B；以及(a-2)當i是在1至C之間的數(shù)，并且Zi是窗口B中的所有像素的集時，將像素位置Zi分類成C個類；以及(a-3)獲得與類圖中的每一像素有關(guān)的J-值，如下J=SBSW=ST-SWSW]]>其中，mi是在類Zi中的Ni數(shù)據(jù)點的位置的平均值，ST=Σz∈Z||z-m||2]]>以及SW=Σi=1cSi=Σz∈Zi||z-mi||2]]>
40.如權(quán)利要求39的彩色圖像分割方法，其中d是在3至10之間考慮的整數(shù)。
41.如權(quán)利要求38至權(quán)利要求40的彩色圖像分割方法，其中預(yù)定比例是具有值0至255的灰度。
全文摘要
提供一種彩色圖像分割方法。該彩色分割方法包括步驟:(a)使用輸入圖像的像素值計算表示外圍像素色彩的不同程度的預(yù)定值;(b)通過將計算值轉(zhuǎn)換成預(yù)定比例的值獲得轉(zhuǎn)換的圖像;(c)分割所轉(zhuǎn)換的圖像。根據(jù)該彩色圖像分割方法,能夠進行穩(wěn)健的自動分割,并且即使在分割含許多噪聲的圖像時,分割速度也是高的。
文檔編號G06T7/00GK1340273SQ00803603
公開日2002年3月13日 申請日期2000年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月23日
發(fā)明者申鉉枓, 崔良林, B·S·曼朱納思, 鄧憶寧 申請人:三星電子株式會社, 加利福尼亞大學(xué)董事會