第３８卷 第９期 Ｖ０ｌ－３８ Ｎｏ．９ 计算机工程 ２０ｌ２年５月 Ｍｒｄｙ ２０１２ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ・图形图像处理・ 文章编号：ｌｏｏ０—ｌ３４２８（２０１２）ｏ９—０２１１—０３ 文献标识码：Ａ 中圈分类号：ＴＰ９１１．７３ 基于颜色与纹理特征的局部主动轮廓模型 米晓莉 ，贾世杰 ，刘文一。 （１．大连交通大学电气信息学院，辽宁大连】１６０２８；２ 解放军９１５５０部队，辽宁大连１１６０２３） 摘要：针对图像分割过程中前背景表面特征不均质问题，提出一种基于颜色纹理先验特征的多通道局部能量模型。对现有局部能量模型 进行扩展，降低初始轮廓线位置对分割结果的影响，并引入８维ＨＳＶ颜色模型和变换域结构张量纹理特征，实现前背景颜色特性相似的 图像分割。实验结果表明，该模型具有较好的分割效果。 关健词：图像分割；主动轮廓模型；局部能量；水平集；轮廓波变换；结构张量 Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ Ａｃｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｏｕｒ Ｍｏｄｅｌ Ｂａｓｅｄ ０ｎ Ｃｏｌｏｒ ａｎｄ Ｔｅｘｔｕｒｅ Ｆｅａｔｕｒｅ ＭＩ Ｘｉａｏ．１ｉ 一．Ｊ１Ａ Ｓｈｉ－ｊｉｅ ．ＬＩＵ Ｗｅｎ．ｙｉ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ ＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２８，Ｃｈｉｎａ； ２．Ａｒｍｙ ９Ｉ５５０ ｏｆＰＬＡ，Ｄａｌｉａｎ １ １６０２３，Ｃｈｉｎａ） ｜Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｎｅｗ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ａｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｏｕｒ ｍｏｄｅｌ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｉｍａｇｅ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｏｒ ｔｈｏｓｅ ｉｍａｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｉｎ ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ ａｎｄ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．Ｉｔ ｒｅｆｏｒｍｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｉｔｓ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｔｏ ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｂｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｍｏｒｅ ｆｉｎｅ ８－ｄ ＨＳＶ ｃｏｌｏｒ ｓｐａｃｅ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｅｎｓｏｒ ｔｅｘｔｕｒｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｄｏｍａｉｎ，ｉｔ ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｓｅｇｍｅｎｔ ｉｍａｇｅｓ ｗｉｔｈ ｗｅａｋ ｏｂｊｅｃｔ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ，ｉｍａｇｅｓ ｗｉｔｈ ｖｉｓｕａｌｌｙ ｓｉｍｉｌａｒ ｃｏｌｏｒ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ ａｎｄ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｘｅｍｐｌｉｉｆｅｄ ｏｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｉｍａｇｅｓ ｏｂｊｅｃｔｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ ｏｖｅｒ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｌ ｉｍａｇｅ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ａｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｏｕｒ ｍｏｄｅｌ；ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｅｎｅｒｇｙ；ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ；ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｅｎｓｏｒ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—３４２８．２０１２．０９．０６４ １概述 主动轮廓模型基于曲线演化理论¨ｊ，其主要原理是建立 图ｌ给出局部区域和演化曲线的空间关系。在演化曲线 （灰色线）上的每一点都要考虑局部区域，这个圆形区域被演 化曲线分割为内外２个部分，点ｘ表示圆形区域的圆心（白色 关于演化曲线的能量方程，使当演化曲线逼近目标边界时能 量最小，这样目标分割就转化为能量方程优化问题。文献［２】 引入颜色纹理信息提出向量值主动轮廓模型，该模型假设目 标和背景区域内强度是均匀的，但多数的实际图片并非如此， 圆点），图１（ａ）中的黑色区域表示位于演化曲线内部的局部区 域，图ｌ（ｂ）中的黑色区域表示位于演化曲线外部的局部区域。 因此，该模型有局限性。文献［３—５】提出局部能量主动轮廓模 型，并逐渐成为研究热点 】。文献［３］在能量方程中引入局部 区域，使得每个像素点能量只与其周围邻域内像素有关，忽 略了远离该像素点的那些像素的影响，这样会使分割结果依 赖初始曲线的位置。文献【４］在能量函数中引入高斯窗函数用 局部二进制拟合来代替模型中的分段常数。文献【５］与文献［４］ 的不同之处在于用局部均值代替局部二进制拟合，但这些篇 文献均没有给出对彩色自然图像的分割结果。 本文利用多通道颜色空间表示与非采样轮廓波变换对局 部能量模型进行扩展，以提高对彩色自然图像的分割效果。 （ａ）内部区域 （ｂ）外部区域 目１局域化示意图 这样，图像区域 中每个像素点Ｘ的能量仅与区域内的 像素有关，总能量为演化曲线附近像素点能量之和： ｅ（ｏ）＝厶 （妒（ ）） （ ， ）・ （』（ ），妒（ ）） ＋ （ （ｘ））ｌ｛Ｖ （ｘ）ｌＩ（ｋ 妒用来描述能量模型中点 的作用力。 ＝（１） ２局部能量模型的扩展 局部能量模型是将曲线的演化限定在其附近的一个窄带 上，忽略窄带外像素对于曲线的影响，使模型假设更趋于合 其中， （Ｘ）是Ｄｉｒａｃ函数； 是非负常数，表示长度项权重； 理。首先定义一个局部区域Ｂ（ｘ， ），其表达式如下： 丑 （妒（Ｊ，））［ ）一Ｕｘ］ ＋五［１一 （ （ ））］［』（Ｊ，） ］。 （２） （ ， ）＝｛ 。ｘ －。Ｊ，“＜ｒ 其中，Ｘ，Ｙ是二维空问中２点的坐标矢量；ｒ是局部区域半 能量表达式（１）只计算演化曲线附近点的能量，本文将其 作者倚介：米晓莉（１９８０－－），女，硕士研究生，主研方向：图像处理； 贾世杰，副教授、博士；刘文一，工程师、硕士 径。当点Ｙ位于以Ｘ为圆心，半径为ｒ的圆内部时，函数 Ｂ（ ，Ｙ）取值为１，否则为０。 收嵇日期：２０１１－０８—１６ Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｌ＿ｍｉ＠１６３．ｃｏｍ