一種立方體粒計算的圖像分割方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及圖像處理，特別是一種立方體粒計算的圖像分割方法。
【背景技術】
[0002] 圖像分割是數字圖像處理和計算機視覺領域中的一個核心問題，也是圖像理解與 分析的重要研究方向，它的目的是將圖像中人們比較感興趣的區域與其他區域分離開來， 這些區域是相互不相交的，每個區域都滿足特定區域的一致性。研究人員針對圖像分割進 行了大量的研究，提出了許多方法，閾值分割技術、微分算子邊緣檢測、區域增長技術和聚 類分割技術等許多方法，但由于技術上存在的問題，分割速度慢，效果差，不能滿足圖像處 理中的實際需要，因此，其改進和創新勢在必行。
【發明內容】
[0003] 針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種立方體粒計 算的圖像分割方法，可有效解決圖像分割速度慢，效果差的問題。
[0004] 本發明解決的技術方案是，首先提取彩色待分割圖像的像素點RGB值，再根據待 分割彩色圖像的RGB值，構造原子立方體粒集，構建立方體粒之間的合并算子和立方體粒 模板，將待分割圖像每個像素點的RGB值表示為立方體粒，并將其與立方體粒模板進行匹 配，并確定分割后圖像每個像素點的RGB值，最后保存分割彩色圖像，從而實現立方體粒計 算的圖像分割。
[0005] 本發明方法分割速度快，效果好，使分割結果更符合人的視覺，是彩色圖像分割方 法上的創新，具有很強的實際應用價值。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發明的流程框示圖。
[0007] 圖2為本發明兩立方體粒之間的合并結果圖。
[0008] 圖3為本發明的分割后的圖像。
【具體實施方式】
[0009] 以下結合附圖和具體情況對本發明的【具體實施方式】做詳細說明。
[0010] 由圖1所示，本發明在具體實施時包括以下步驟：
[0011] (1)、提取彩色待分割圖像的像素點RGB值：
[0012] 提取彩色待分割圖像的像素點RGB值，R為紅色值，G為綠色值，B為藍色值，（i,j) 為像素點的坐標，色彩是由R、G、B組成，R、G、B的取值范圍為[0, 255];
[0013] ⑵、根據待分割彩色圖像的RGB值，構造原子立方體粒集：
[0014] 將待分割彩色圖像每個像素點的RGB值表示為立方體粒，立方體粒具有g= (C，r) 的形式，其中C= (R，G，B)為立方體粒的中心，r為立方體粒的邊長，表示立方體粒的大小， 稱為立方體粒的粒度；當r= 0時，立方體粒最小且不能再分割，稱為原子立方體粒，對高為Ν1、寬為Ν2的圖像，其像素數為N=N1XΝ2,構造由Ν個立方體粒構成的粒集GS，像素點的 坐標（i，j)對應的粒集為第iX(j_l)+i個立方體粒；
[0015](3)、構建立方體粒之間的合并算子和立方體粒模板，方法是：
[0016]兩立方體粒gi=(Cl,rl)，其中Cl=(R丨，Gi,為gl的中心，rl為gl的粒度，g2 =(C2,r2)，其中C2 = (R2,G2,B2)為g2的中心，r2為g2的粒度，合并立方體粒的中心和粒 度，由gl和g2的中心，根據式1、式2、式3,計算立方體粒的中心（Ru,Gu,Bu):
[0017] Ru = 0. 5(max{Rl+O. 5rl,R2+0. 5r2}+min{Rl-〇. 5rl, R2-〇. 5r2}) 式 1
[0018] Gu = 0. 5(max{Gl+O. 5rl,G2+0. 5r2}+min{Gl-〇. 5rl, G2-〇. 5r2}) 式 2
[0019] Bu = 0. 5(max{Bl+O. 5rl,B2+0. 5r2}+min{Bl-〇. 5rl, B2-〇. 5r2}) 式 3
[0020] 由gl和g2的中心和粒度，根據式4,合并立方體粒的中心，ru為合并立方體粒的 粒度：
[0021] gu=gjVg2= (Cu,ru) 式 4;
[0022] 其中Cu= (Ru,Gu,Bu)為合并立方體粒的中心；
[0023] 根據下式：
[0024]ru=max{max{Rl+O. 5rl,R2+0. 5r2}-min{Rl-〇. 5rl,R2-〇. 5r2},max{Gl+O. 5rl ,G2+0. 5r2}-min{Gl-〇. 5rl,G2-〇. 5r2},max{Bl+O. 5rl,B2+0. 5r2}-min{Bl-〇. 5rl,B2-〇. 5r2}} 式 5
[0025] 得到合并立方體粒；
[0026]設置粒度閾值P，構建立方體粒模板，該模板是一個集合，用GB表示，立方體粒模 板中的立方體粒用gb= (Cb，rb)表示，其中Cb= (Rb，Gb，Bb)為模板立方體粒的中心，rb 為模板立方體粒的粒度；將立方體粒集GS第一個立方體粒加入立方體粒模板中，并在立方 體粒集GS刪去第一個立方體粒，同樣用式1至式5計算立方體粒集GS中的所有立方體粒 與立方體粒模板GB中所有立方體粒之間的合并立方體粒gu;當立方體粒gu的粒度小于或 等于粒度閾值P時，gb=gu，并且在立方體粒集GS中刪去參與合并的立方體粒，當立方體 粒gu的粒度大于粒度閾值P時，選取立方體粒集GS的第一個立方體粒加入立方體粒模板 GB，并且在立方體粒集GS中刪去第一個立方體粒，直到立方體粒集GS中所有的立方體粒全 部被刪去，這樣立方體粒模板GB中的元素不斷增加，而立方體粒集GS中的元素不斷減少直 至為空集，即構造了含有η個立方體粒的立方體粒模板GB= {gbl,gb2,. . .，gbn);
[0027] (4)、將待分割圖像每個像素點的RGB值表示為立方體粒集GS，并將其與立方體粒 模板進行匹配，匹配公式為：
[0028]D(i，j) =max{|Rj-Rbi|，|Gj-Gbi|，|Bj-Bbi|} 式6
[0029] 其中（Rbi，Gbi，Bbi)立方體粒模板中第i個立方體粒的中心，（Rj，Gj，Bj)為立方 體粒集GS第j個立方體粒的中心；
[0030] 根據式6計算立方體粒集GS第j個立方體粒與立方體粒模板GB第i個立方體粒 之間的距離；
[0031](5)、確定待分割彩色圖像像素點分割后的RGB值：
[0032]根據待分割圖像像素點的RGB值對應的立方體粒gj與立方體粒模板GB立方體粒 gbi之間的距離D(i，j)，找出最小的距離所對應的立方體粒模板中的立方體粒的編號id= argminD(i,j),其中l〈i〈n，立方體粒模板中第id個立方體粒的中心即為該像素點分割后 的RGB值；
[0033](6)、保存分割彩色圖像，將分割后的彩色圖像以JPG格式保存到計算機相應的文 件夾中，從而實現立方體粒計算的圖像分割。
[0034] 本發明在具體實施中，還可由以下實施例給出。
[0035] 第一步、提取待分割彩色圖像像素點的RGB值，3X4的彩色圖像，其像素點（1，2) 的RGB值為（21，38, 12);
[0036] 第二步、根據待分割彩色圖像的RGB值，構造立方體粒集，將RGB值表示為原子立 方體粒，其立方體粒集為GS=fe,g2,g3,g4,g5,g6,g7,gs,g9,g1Q,gn,g12}，其中
[0037]gl= (0, 0, 0, 0)，g2= (10, 13, 34, 0)，g3= (35, 20, 15, 0)，g4= (21，38, 12, 0)，
[0038]g5= (151，151，155)g6=(101，155, 98, 0)g7= (155, 100, 95, 0)gs = (102, 99, 155, 0)
[0039]g9= (255, 198, 197, 0)g10= (195, 199, 255, 0)gn= (199, 255, 200, 0)g12 = (255, 255, 255, 0)
[0040] 第三步、合并立方體粒，構造立方體粒模板。兩立方體粒gi= (15, 15, 15, 10)和 g2= (30403020)，通過式1、式2、式3、式4和式5,計算合并立方體粒為gu=giVg2= (24, 30, 24, 40)，合并結果見圖2 ;
[0041] 設置粒度閾值P，構造立方體粒模板，將立方體粒集GS第一個立方體粒加入立方 體粒模板GB中，刪去粒集GS的第一個立方體粒，第二個立方體粒成為第一個立方體粒，將 第一個立方體粒分別于立方體粒模板GB中的立方體粒合并，當合并立方體粒的粒度小于 或等于P時，合并立方體粒代替立方體粒模板GB的立方體粒。重復這一過程，直至GS不含 任何立方體粒，設粒度閾值為P= 200,以3X4彩色圖像說明立方體粒模板的生成過程：
[0042]RGB形成的立方體粒集為GS=fe,g2,g3,g4,g5,g6,g7,gs,g9,g1Q,gn,g12}，首先將gi 加入立方體粒模板GB中，從GS中刪去gl，立方體粒模板GB有1個立方體粒GB= {gh}，且 gi，對于GS的第一個立方體粒g2,根據式2和式3, 82與gbi合并后的立方體粒為gu=g2Vgb!= (5, 6. 5, 17, 34)，由于其粒度為 34 小于p，gbl=gu，B卩gbl= (5, 6. 5, 17, 34)， 此時立方體粒模板有1個立方體粒，即GB={gbj;
[0043]gu=g3Vgb!= (11. 5,9·425, 16. 5667, 47)，由于其粒度為 47 小于p，gbl=gu，
[0044]gu=g4Vgb!= (12. 3436, 11. 9625, 16. 1611，52. 075)，由于其粒度小于P，gbl =gu，
[0045]gu=g5Vgb!= (68. 6887, 68. 4625, 72. 5804, 165. 075)，由于其粒度小于P，gbl =gu，
[0046]gu=g6Vgb!= (69. 4355, 70. 4625, 73. 1679, 169. 075)，由于其粒度小于P，gbl =gu，
[0047]gu=g7Vgb!= (69. 9490, 70. 6398, 73. 2989, 170. 102)，由于其粒度小于P，gbl =gu，
[0048]gu=gsVgb!= (69. 9490, 70. 6398, 73. 2989, 170. 102)，由于其粒度小于P，gbl =gu，
[0049]gu=g9Vgb!= (119. 9490, 105. 0520, 106. 7224, 270. 102)，由于其粒度大于P