第卷第斗期年月自动化学报,,具有旋转不变性的纹理分割方法‘’汪涛吴吟邢小良庄新华交浙江大学计算机科学与工程系,杭州摘要木文提出了一种具有旋转不变性的纹理分割算法纹理图象被模拟为三层次过程综合作用形成的,它们是区域过程、纹理过程和退化过程整个方法包括具有旋转不变性的纹理特征抽取、纹理特征的光滑、基于三层次神经元网络的初始分割以及利用多值机的进一牛分割对自然坟理图象的分割结果证明了算法的有效性关被词纹理分割,旋转不变性,层次神经元网络,多值机一、吕边缘检测和区域检测技术是图象分割的两种主要技术〔‘,,它主要依据于图象灰度变化,因此无法用于纹理图象分割由分布表征的马尔可夫随机场模型在图象统计处理技术中得到广泛运用,,通常包括图象模型参数估计和图象搜索两个步骤太文结合马尔可夫随机场模型、旋转不变性纹理特征抽取和光滑技术以及神经元网络,发展了具有旋转不变性的纹理分割算法用区域过程、纹理过程和退化过程描述和模拟纹理图象笔者选择局部纹理特征描述每个象素,并且引人了边缘保护的光滑技术为了避免对信号结构的假设,采用了神经元网络进行学习和分割对真实纹理图象的实资结果表明了算法的有效性二、层次纹理图象模型假设图象定义在一,夕提,夕毛,观察图象是层次模型在上的一个炙现区域过程区域过程控制具有相同纹理特征的象素聚合成区域,是定义在图象平面上的一个马尔可夫随机场,表达为,,〔,且,‘,,,气·,,一,,是区域类型数目那么它的一个实现一式‘,夕,夕〔表示图象的一个分割,其中,,一夜表示象素,少属于区域类型毛权文于平月日收到,约国家自然科学墓金和国防科技荃金资助课题©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net汪涛等具有旋转不变性的纹理分割方法令劝,,表示象素‘,夕的邻域,那么对于邻域系统刀一爪,‘和象素小集团集合,符合分布一二一粤。二一,,其中是归一化常量一习〔一杏〕,是温度,幻是能量函数二一艺。二,其中‘劝是与象素小集团‘,一,「一月。犷,劣布,有关的势能函数,定义为若非且,夕〔,,夕一畏,,若非且二,夕〔均相同,否则,其中井。表示小集团‘所含象素的数目,因此参数砂反映了区域的相对大小,夕公反映了区域的形状和取向现定义,和如下邻域系统象素小集团类型,夕,及,,⋯,从一口风凡风刀‘,户为了便于定义图象平面边缘象素的邻域系统,假设图象平面是卷的。纹理过程纹理过程描述区域中纹理构成过程令,步,夕〔表示无退化纹理图象,夕,,‘乙表示其实现,那么,护一,,,‘表示由区域类型到纹理特征的映射,例如在某一区域上形成沙或水流的纹理特征退化过程令一,夕,夕‘乙表示退化图象,那么一夕·,其中·表示一种退化机制,表示噪声二表示象素间的运算,通常是加法总之,纹理分割就是按照一定规则由纹理图象求的过程。三、纹理特征抽取和光滑本文采用一种基于方向测度特征和循环模型作为旋转不变的纹理特征即令,,夕,〔乙表示纹理特征图象,,夕是象素,夕对应的特征向量,即,夕,夕,‘,,。,夕,尸,夕,其中特征向量,护是在以象素,夕为中心的窗口内计算的,窗口大小与纹理的粗细度有关方向测度的均值,户反映了纹理的粗细度,方向测度的方差,©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net自动化学报卷反映了纹理的方向性特征,分别定义为,少一万,,护一艺一,’,其中一,⋯,是循环方向测度,一艺·,,夕表示以象素,户为中,合的窗口,绝对值符号代表对每个分量求绝对值,求和号有类似作用是矩阵,刀是维向量,,二,,,,自内‘八八曰︸六‘一,一一,,一一万一一万,‘一,夕一‘,护,一,萝一,护,自肠一⋯一一一其中,一,型参数,即,夕。‘与夕,。,乒是循环模·习艺,互,多‘走,少‘,主,掩,‘〕〔其中。和灸,的定义和取值参见文献〕方差声,户表示剩余噪声。夕的方一差本文来用最小均方算法估计模型参数武,户由于噪声等因素的影响,即使是同一种类纹理,纹理特征了,户也存在一定变化因此,本文采用了一种边缘保护的光滑技术闭对于每个象素,定义四个窗口如下令。办,⋯,评,,,,⋯,,平。分别表示四个窗口中纹理特征,图护的均值和方差,即,一习习,,夕,,‘,户‘甲爱,砰‘艺...
