基于小波包变换和蚁群算法的纹理分割方法.pdf

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1、基于小波包变换和蚁群算法的纹理分割方法余文勇，孙长江，黄华斌(华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北武汉43o074)TextureSegmentationBasedonWaveletPacketTransformandAntColonyOptimizationYUWen—yong，SUNChang—jiang，HUANGHua—bin(StateKeyLabofDigitalManufacturingEquipmentandTechnology，HuazhongUniversityofScienceandTe

2、chnology，Wuhan430074，China)摘要：为了解决纹理图像分割中所存在的区域0引言一致性差、像素分割错误率较大的问题，提出基于小波包变换并且利用蚁群算法来对纹理图像进行分割作为图像处理的重要内容之一，纹理分析已经的方法。考虑到传统聚类算法依赖于初始值的选被广泛应用于诸多领域。纹理分割作为纹理分析的取，选用了具有较强鲁棒性的蚁群算法来进行聚类重要组成部分，已经得到国内外研究者的广泛关注。分割。同时考虑到同种纹理的像素往往在空间上具近年来，小波变换作为一种多分辨率的分析方法，在备连续性，所以在进行再次分割时，

3、结合了像素临域纹理分割中得到了广泛的应用。蚁群算法_】由于的其它像素的分割结果，来抑制纹理分割中的孤立其具有离散性和并行性的特点，因而适用于对数字点的出现。图像进行处理。另外，由于蚁群算法是一种全局的关键词：小波包变换；蚁群优化算法；纹理分割；随机搜索方法，具有很强的鲁棒性，并不依赖于初始k均值算法值的选择。所以，蚁群算法比传统的聚类算法获取中图分类号：TP751．1的结果更好。另外本文还考虑了图像像素与临域像文献标识码：A素的相关性，以减少纹理分割中孤立点的存在。文章编号：1001—2257(2012)03一O017一O

4、41小波包变换提取纹理特征Abstract：Inordertosolvetheproblemsofpoorregionalconsistencyandthelargeerrorratein1．1小波包变换textureimagesegmentation，weproposedanap—作为一种性能优良的时频分析工具，1989年proachbasedonwaveletpackettransformandantMallat首次将小波变换创新性地应用于纹理分析colonyoptimizationinthispaper．Consid

5、eringthe中口]，小波变换可以将一幅图像分解成各个尺度上traditionalclusteringalgorithmdependsonthese—非冗余的、并且对方向敏感的纹理特征]。二维图lectionoftheinitialvalue，weUSetheantcolonyal—像的一次小波变换，是通过选定的小波族函数来对gorithminstand，whichhasbetterrobustness．The图像的行和列分别进行滤波采样，从而得到：与原始pixelswhichbelongtothesametexture

6、areoften图像相似的低频分量A、水平方向的中频分量H、continuityinspace，therefore，wetakethesur—垂直方向的中频分量以及对角线方向的高频分roundingpixels’last：segmentresultsintoconsid—量D。如果反复对A进行二维的小波分解，就构成eration，toreducethepresenceofisolatedpoints．了金字塔小波分解；而如果对4个观测特征都进行Keywords：waveletpackettransform；antcolo—

7、二维小波分解，就构成了小波包变换。四层金字塔nyoptimization；texturesegmentation；k—means小波变换和两层小波包变换如图1所示。由于金字塔小波分解没能对纹理图像中重要的中频分量V和H进行进一步的分解，所以采用了小波包变换来收稿日期：2011一10—24基金项目：2009年自主创新基金一面上项目(01—09—100961)对原始图像处理。《机械与电子92012(3)·17·理金字塔小／-12这里，采用参考文献E63所提出的四分之一圆算波变换ID2日1法来优化纹理特征，对1．2节所求取的16

8、组纹理特二维小HlD1波分解征中的每一组分别做如下处理。原始图像目。AH月HH计算(i，』)点在其左上方、左下方、右上方和右DⅣHD下方4个大小为×，z的窗口内的纹理特征的平小泼宜阿DDH变换均值，公式如下：DDDD”2—12一l．图1金字塔小波变换和两层小波包变换I)一去¨∑∑+m，J—)(2)小波族