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1、1000-9825/2003/14(07)1250©2003JournalofSoftware软件学报Vol.14,No.7∗一种基于高斯混合模型的距离图像分割算法+向日华,王润生(国防科学技术大学电子科学与工程学院ATR国防科技重点实验室,湖南长沙410073)ARangeImageSegmentationAlgorithmBasedonGaussianMixtureModel+XIANGRi-Hua,WANGRun-Sheng(ATRNationalDefenseTechnologyKeyLaboratory
2、,SchoolofElectronicScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenceTechnology,Changsha410073,China)+Correspondingauthor:Phn:86-731-4573468,Fax:86-731-4575791,E-mail:xiangrihua@yahoo.com.cn;rhxiang@sina.comhttp://www.nudt.edu.cnReceived2002-07-30;Accepted2002
3、-10-22XiangRH,WangRS.ArangeimagesegmentationalgorithmbasedonGaussianmixturemodel.JournalofSoftware,2003,14(7):1250~1257.http://www.jos.org.cn/1000-9825/14/1250.htmAbstract:ArangeimagesegmentationalgorithmbasedonGaussianmixturemodelofsurfacenormalisproposed.It
4、decreasesthetimesofclusteringcomputingbyfullyutilizingthephysicalmeaningofGaussianmixturemodelofsurfacenormal,andachievesautomaticmodelselectionviatheposteriorprobabilitiescomputedfromthemodelparameterestimatedbyExpectation-Maximization(EM)algorithm.Experimen
5、talresultson60realrangeimagesfromtwokindsofrangecamerasarecomparedobjectivelywithsomepopularsegmentationalgorithms.Keywords:rangeimagesegmentation;Gaussianmixturemodel;EMalgorithm;Bayesfactor摘要:提出了一种基于表面法向的高斯混合模型的距离图像分割算法.它充分利用了表面法向高斯混合模型的物理含义,使数据聚类的次数减少,并利用E
6、xpectation-Maximization(EM)算法估计出的模型参数计算模型的后验概率实现了自动模型选择.算法针对两种距离相机的60幅真实距离图像进行了实验.将实验结果与几个流行的分割算法进行了客观比较.关键词:距离图像分割;高斯混合模型;EM算法;贝叶斯因子中图法分类号:TP391文献标识码:A距离图像是表述物体表面与成像器之间相对距离的图像.根据距离图像和距离相机的成像参数,可以很容易地获得物体表面的3D信息.另外,距离图像受环境因素的影响较小,因此它在3D场景分析中占有很重要的地位.要利用距离图像进行
7、3D场景分析,首要的一步就是距离图像分割.目前距离图像分割的算法大体上可分为两大类:一类是以检测数据的变化为出发点的方法,即基于边缘的方法;另一类是以检测数据的一致性为出发点的方法,即基于区域的方法.∗SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChinaunderGrantNo.60275008(国家自然科学基金)第一作者简介:向日华(1974－),男,湖南石门人,博士生,主要研究领域为距离图像统计聚类分析.向日华等:一种基于高斯混合模型的距离图像分割算法12
8、51基于边缘的方法,一般是用某种边缘检测算子提取代表特性不连续(比如距离变化或法向变化等)的边缘点,然后连接这些边缘点形成封闭的区域轮廓.这类方法可以准确地获得区域的边界线段,但是,往往形成断裂的轮廓,需要复杂的后续操作才能得到所需的最终分割;而在表面曲率不连续的地方,采用这种方法检测不到边[1]缘点,且后续措施无法弥补.基于区域的方法,是将具有一致特性(例如法向一致或曲
