一种基于图像识别的目标区域分割法

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1、第15卷第5期武汉科技学院学报Vol.15No.52002年10月JOURNALOFWUHANINSTITUTEOFSCIENCEANDTECHNOLOGYOct.2002一种基于图像识别的目标区域分割法121宋志峰，张日锋，梅顺齐（1武汉科技学院机电工程系，湖北武汉430073；2湖北纺织学校湖北武汉430073）摘要：介绍一种在图像获取阶段有目的地增加一定标识物，利用它在原始图像形成的标识区域，在约束条件下，运用模板匹配的图像识别方法进行目标区域分割。并提出一种快速计算方法。关键词：图像识别；图像分割；模板匹配中图分类号：TP391.41文献标识

2、码：A文章编号：1009－5160（2002）05－0091－04在图像研究中，原始图像除了目标图像外，常常是有较大区域为非目标图像区域。如果对原始图像直接进行图像处理（图像锐化，边缘检测，图像的形状分析）时，对非目标区域也进行处理，这样造成数据量大，运算耗时，噪声增加，复杂度增大。如果能把目标图像区域从原始图像分割出来，再对分割的区域进行处理，这将大大简化处理问题的难度。基于图像识别的目标区域分割法是一种在原始图像获取阶段有目的地增加一定标识区域，利用这些标识区域进行图像区域分割的方法。下面详细介绍这种基于图像识别的区域选取方法。1问题分析如图一，

3、D1j是一组原图像（j=1,2…n），D2j是希望分割出来的一组目标分割区域，D3j是目标图像区域，D3j随j不同位置和形态不同，始终在D2j内。D4j，D5j是为提取D2j区域在图像获取阶段添加的物体所成的标识区域。A,B在D4j，D5j区域内，是D2j区域的左上点和右下点。由于标识物和目标物位置固定，则D4j，D5j相对D3j固定。因此确定了D4j，D5j即确定A（XA，YA）、B（XB，YB）两点，也就确定了A、B两点为对角顶点所围成的矩形区域目标分割区域D2j。那么求分割区间的问题转为识别D4j，D5j区域（即A、B两点）的问题。D4jAD1

4、jép11ùêpúD2jê12ú区域D/TêMúêpúê1MTú放大ppêúI11NT1êp21úNêMúD3jF=êêp2MTúúMD5jêMúDTBppêêpNTMTúú(m,n)1MTNTMTêpúNT1êêMúúNTMIêëpNTMTúû模板图1原始图像、目标图像、模板示意图图2区域D/T的向量表示2模板匹配模板匹配法是常用的一种图像识别方法，如图1所示，原图像f(区域D1j)的面积为MI×NI，模板g(区域D6j)的大小为MT×NT，D6j£D4j=D5j

5、7-15作者简介：宋志峰（1972-），男，讲师，华中科技大学在读研究生，研究方向：图像识别.92武汉科技学院学报2002年相关量（m，n）为Rfg（m，n）=åf(i,j)g(i-m,j-n){(i,j)

6、

7、i-m

8、<=Mr/2，

9、j-n

10、<=NT/2}（1）(i,j)ÎD用科西—施瓦茨（Canchy_Schwarz）不等式改写（1）式：21/221/2Rfg（m,n）=åf(i,j)g(i-m,j-n)£[åf(i,j)][åg(i-m,j-n)]（2）(i,j)ÎD(i,j)ÎD(i,j)ÎD式中，f和g为图像颜色值，为正，所以下列关系成立22

11、2(òòf(x,y)g(x,y)dxdy)£(òòf(x,y)dxdy)(òòg(x,y)dxdy)（3）则（2）式可改写为R(m,n)fg£1（4）21/221/2[åf(i,j)][åg(i-m,j-n)](i,j)ÎD(i,j)ÎD式中，左边是规格化的互相关量，它就是表示两个图形相似程度的量。对图像中所有的坐标（m，n），如果研究其规格化后的互相关量时，便能够找到和模板相似的图形区域。特别当区域D内的图像f是g的常数倍时，上式等于1。如图2规格化互相关量的变换区域D和模板T分别得到向量G和向量F。用内积表示（4）式的Rfg（m，n）时，则（4）

12、式可写为：TFGcosq=£1（5）

13、

14、F

15、

16、

17、

18、G

19、

20、3约束条件因此，规格化的互相关量表示为两个向量F和G间夹角的余弦。当cosq为1时，区域D和模板完全相似。由于摄像设备、噪声等cosq不可能为1，一般选取当cosq在一定范围内即（6）式条件就认为区域D和模板完全相似。q£cosq{q

21、0£q£1}（6）111标识区域D4j，D5j选取模板的颜色值相同，设为TK，则（5）式可写成下式åf(i,j)g(i-m,j-n)=(i,j)ÎDcosq21/221/2[åf(i,j)][åg(i-m,j-n)](i,j)ÎD(i,j)ÎDTkåg(i-m,j

22、-n)åg(i-m,j-n)=(i,j)ÎD=(i,j)ÎD³q（7）T[åg2(i-m,j-n)]1/2[