基于Grab Cut的图像自动分割算法研究

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1、学校代码１００１５：密级：公开论文基于ＧｒａｂＣｕｔ的图像自动分割算法研究．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｏｔｏｍａｔｉｃｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ名：韩旭学号：２０１６０３５１０４导师姓名：齐亚莉副教授。．八…学校代码：10015密级：公开硕士学位论文基于GrabCut的图像自动分割算法研究ResearchonaotomaticimagesegmentationalgorithmbasedonGrabCut作者姓名：韩旭学号：2016

2、035104导师姓名：齐亚莉导师职称：副教授学科名称：信息与通信工程学位级别：硕士2018年11月i致谢时光如梭，两年半的硕士研究生学习生涯即将结束。在这里我要向在这两年多的时间里给予我温暖帮助和亲切关怀的老师，同学和好朋友们致谢。首先，我要感谢我的硕士研究生导师齐亚莉老师，读研期间，齐老师无时无刻不在关心我的学习和生活，在我的科学研究中，齐老师认真仔细的给我传授专业知识，督促着我精益求精。尽管齐老师工作繁多，但她还是抽出自己的休息时间指导我科研及毕业设计的每一个步骤和阶段，循循善诱，谆谆教导，让我能

3、很好的完成我的毕业设计。除此之外，齐老师知识渊博，工作认真，作风严谨，致力于科学研究，传道授业，这些高贵的品格和精神都影响着我，在此，感谢您的培育，谢谢您！与此同时，我还要感谢我的师姐张莉婧同学在我初入研究生学习和生活时对我的帮助，教我怎样让我的研究生生活变得丰富充实，感谢字云飞同学，孙华艳同学，我的师弟李源浩、师妹管欣鑫、周楚风等同学为我创造良好的实验室学习环境，以及对我生活中温暖的关心和热情的帮助，谢谢你们！再次，我还要感谢一直支持我的家人和朋友，是你们让我遇到困难不退缩，迎难而上，战胜困难，心中

4、一直怀有自信和希望，谢谢你们！最后，我要感谢参与我论文评审和答辩的各位老师。谢谢你们为我提出的宝贵意见，使我毕业设计质量能够不断提高。谢谢你们！ii摘要伴随近年来电子技术和数字图像技术的飞速发展，作为图像理解、模式识别以及计算机视觉等领域的关键和基础，图像分割技术具有非常重要的研究意义。图像分割算法多种多样、错综复杂，GrabCut算法作为其中一种较为高效准确、应用广泛的交互式彩色图像分割算法，是近年来学者们研究的一个热点。本文首先具体分析了GrabCut算法的原理以及它还需要改进提高的几个方面。该算

5、法从Graphcuts发展而来，结合了图论技术和最优化的策略，基本思想是把图像映射成为相对应的网络加权图后，把图像分割问题转化为图的最小割问题来求解。针对GrabCut算法需要用户的交互操作而非自动分割这一缺陷，提出一种方法，用改进的显著性检测方法得到的显著图，代替用户矩形框来初始化两高斯混合模型的参数。由于每一种单一的显著性检测方法都有各自的优缺点，本文从全局对比度，局部对比度，像素特征的稀有性这三个方面分别计算显著性值，然后再将三幅显著图根据各自显著点的占比情况线性地融合成一幅显著图，更好地发挥各

6、自的长处，最终得到了效果更佳的显著图。然后选取合适的阈值把显著图二值化，用以预分割，使原算法变为自动分割算法。针对GrabCut算法在图像前景和背景有重叠或相似时分割结果错误率过高这个问题，本文提出一种改进方法，将前面改进了的视觉显著图作为约束项以一定的权重加入到能量函数的数据惩罚项中，以提高复杂背景时数据项约束的可靠性。由于GrabCut算法主要依赖的是区域信息，缺少边缘信息的约束，因此有些情况下提取的目标边缘不够光滑精确。针对这一缺点，本文提出一种改进的方法，用Sobel边缘算子对图像进行边缘检测

7、后，在能量函数光滑惩罚项中加入一定比例的边缘信息，以提高光滑项约束的可靠性，改善分割边缘的质量。实验结果表明，本文算法不仅实现了由交互式分割到自动分割的转变，并且分割结果的准确度（用查全率、查准率来量化比较）、边缘的光滑度也有明显提升。关键词：图像处理；图像分割；GrabCut；显著性检测iiiABSTRACTWiththerapiddevelopmentofelectronictechnologyanddigitalimagetechnologyinrecentyears,asthekeyandfo

8、undationinthefieldsofimagecomprehension,patternrecognitionandcomputervision,imagesegmentationtechnologyhasveryimportantresearchsignificance.Allkindsofimagesegmentationalgorithmsareverydiverseandintricate.Amongthem,Grabcutalgorith