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1、第卷第斗期自动化学报,年月,‘’具有旋转不变性的纹理分割方法汪涛吴吟邢小良庄新华交浙江大学计算机科学与工程系,杭州摘要木文提出了一种具有旋转不变性的纹理分割算法纹理图象被模拟为三层次过程综合作,、用形成的它们是区域过程纹理过程和退化过程整个方法包括具有旋转不变性的纹理特征、纹理特征的光滑、基于三层次神经元抽取网络的初始分割以及利用多值机的进一牛分割对自然坟理图象的分割结果证明了算法的有效性,,层,关被词纹理分割旋转不变性次神经元网络多值机、一吕〔‘,,边缘检测和区域检测技术是图象分割的两种主要技术它主要依据于图象灰度变化,因此无法用于纹理图象
2、分割由分布表征的马尔可夫随机场模型在图象统计处理,,技术中得到广泛运用通常包括图象模型参数估计和图象搜索两个步骤、太文结合马尔可夫随机场模型旋转不变性纹理特征抽取和光滑技术以及神经元网络,发展了具有旋转不变性的纹理分割算法用区域过程、纹理过程和退化过程描述和,模拟纹理图象笔者选择局部纹理特征描述每个象素并且引人了边缘保护的光滑技,术为了避免对信号结构的假设采用了神经元网络进行学习和分割对真实纹理图象的实资结果表明了算法的有效性、二层次纹理图象模型,夕提,,假设图象定义在一夕毛观察图象是层次模型在上的一个炙现区域过程,区域过程控制具有相同纹理特
3、征的象素聚合成区域是定义在图象平面上的一个,气·,,,〔,,‘,,,,一,马尔可夫随机场表达为且,‘,,〔,是区域类型数目那么它的一个实现一式夕夕表示图象的一个分割,,一夜表示象素,少其中属于区域类型毛权文于平月日收到,约国家自然科学墓金和国防科技荃金资助课题©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net汪涛等具有旋转不变性的纹理分割方法,,,,令劝,表示象素‘夕的邻域那么对于邻域系统刀一爪‘和象素小集,
4、团集合符合分布一二一。,,粤二一一〔,,其中是归一化常量习一杏〕是温度幻是能量函数二。二,一艺‘‘,其中劝是与象素小集团有关的势能函数定义为,一,,〔,,,若非且夕夕一畏。,二,〔,「一月若非且夕均相同犷,劣布,,否则。‘,,夕公其中井表示小集团所含象素的数目因此参数砂反映了区域的相对大小反,和如下映了区域的形状和取向现定义邻域系统象素小集团类型,夕,,,,及从一口风凡风⋯刀‘,户,。为了便于定义图象平面边缘象素的邻域系统假设图象平面是卷的纹理过程,,〔纹理过程描述区域中纹理构成过程令步夕表示无退化纹理,夕,,‘乙,图象表示其实现那么,护,,
5、,‘一,表示由区域类型到纹理特征的映射例如在某一区域上形成沙或水流的纹理特征退化过程,,‘乙,令一夕夕表示退化图象那么·,一夕·,,其中表示一种退化机制表示噪声表示象素间的运算通常是加法二,。总之纹理分割就是按照一定规则由纹理图象求的过程、三纹理特征抽取和光滑本文采用一种基于方向测度特征和循环模型作为旋转不变的纹理特征即,,,〔乙,,,令夕表示纹理特征图象夕是象素夕对应的特征向,,,,‘,,。,夕,,,,量即夕夕尸夕其中特征向量护是,口,口在以象素夕为中心的窗内计算的窗大小与纹理的粗细度有关,,,方向测度的均值户反映了纹理的粗细度方向测度的方
6、差©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net自动化学报卷,反映了纹理的方向性特征分别定义为,,少一万,一,’,护一艺,,,·其中一,,一⋯是循环方向测度艺夕表示以,,合的窗,,象素户为中口绝对值符号代表对每个分量求绝对值求和号有类似作用,,,,刀,二是矩阵是维向量‘八曰八六︸一,一,一,,一一一万一一万,自肠‘一,‘,护,夕一,,护,‘自内,一萝一一一⋯一,,,,。乒是循环模其中一,型参数即·,,,,
7、,夕。‘与夕习艺,互多‘走少‘主,‘掩〕〔。,,。其中和灸的定义和取值参见文献〕方差声户表示剩余噪声夕的方差本文来用最小均方算法估计模型参数武,户,,了,由于噪声等因素的影响即使是同一种类纹理纹理特征一,户也存在一定变化因此本文采用了一种边缘保护的光滑技闭,口。,,术对于每个象素定义四个窗如下令办⋯,,,,,,。口,评⋯平分别表示四个窗中纹理特征图护,的均值和方差即,一,,,,习习夕‘,户‘甲爱,,。,,,,,,,,砰‘艺习一平牙花一,,〔掩,那么象素户的纹理特征,夕被修正为,,,,,,,,一,平若一】‘‘呼其中甜是光滑窗口大小实验中取平根据
8、实际需要四个窗口大小可以不相同、四纹理图象分割过程,,,在纹理图象初始分割中引人了层次神经元网络包括输人单元层隐含单元层和输©1994-2008ChinaAcade
