基于区域的彩色图像分割方法分析-控制理论与控制工程专业论文.docx

基于区域的彩色图像分割方法研究 摘 要 图像分 割是图 像处 理 到图像 分析的 关键 步 骤之一 ，也是 图像 分 析和图 像识 别过程 中首先 要面 临 的问题 。颜色 作为 人 们认知 图像的 一个 重 要特征 ，在计算 机视觉及 模式识 别领 域充当了 至关重 要的 角色 。随着 彩色图 像 采集成本 的降低 、 计算机 处理能 力的 不 断提高 以及彩 色图 像 应用的 增加， 彩色 图 像分割 技术受到 了研究 学者们 越来 越 多的关 注和青 睐。 灰 度图像 分割技 术已 相 当成熟 ，我们可 以把彩 色图像 分割 技 术看成 是灰度 图像 分 割技术 的延伸 ，即 把 常用的 灰度图像 分割技术 运用到 合适 的彩色空 间 中， 便可 以形成常 见的彩 色图 像分割技 术。 传统的高 斯混合 模型 (Gaussian Mixture Model, GMM)聚类算 法 已普遍应用 于图像处理领域 ,但 在真实彩 色图像 分割 中，由于 其 没考虑 到 像素间的 空间相 关 性，使 之对高 斯噪 声 及孤立 点非常 敏感 。 本文研 究提出 了一 种 基于区 域块的高 斯混合模 型彩色 图像 聚类算法 ，有效 提高 了分割的 效果。 论文主要 研究工 作如 下： (1) 研究 了 图 像 分 割 的 定 义 和 一 般 过 程 ， 整 理 并 总 结 了 主 要 的 图 像 分 割 方 法。研 究了常 用的 彩 色空间 ，以及 不同 彩 色空间 之间的 转换 方 法， 分 析比较了 不同彩色 空间的 优缺 点。 (2) 研 究 提 出 了 一 种 基 于 区 域 块 的 高 斯 混 合 模 型 彩 色 图 像 分割 算法 ， 该 算 法实现 步骤为 ：首 先 对彩色 图像求 其彩 色 梯度， 然后对 彩色 图 像梯度 图进行分 水岭分 割，分 水岭 分 割会产 生过分 割区 域 ，但基 本得到 同质 区 域，提 取 彩色图 像的区 域块特 征并 把 其作为 高斯混 合模 型 聚类的 输入样 本值 ， 实现最 终分割。 同 时 ， 在 GMM 模 型 参 数 估 计 的 过 程 中 ， 采 取 了 一 种 EM (Expectation Maximization)算法进 行初始 化， 该方 法利 用初始 估计 结果 值， 实现最 终的 参数 估计，有 效提高 了参 数估计的 准确性 。 本文算 法把基 于像 素 的聚类 提升至 基于 区 域块特 征聚 类 ，很 好 的降低 了噪 声及孤立 点对彩 色图 像分割结 果的影 响。通过在合 成图像 上及 大量 Berkeley 图 像库中 真实自 然彩 色 图像上 进行实 验， 并 与多种 经典分 割算 法 进行了 比较，实 验结果证 明本文 算法 能够 在一 定程度 上提 高分割结 果的 有 效性 。 关键词 : 彩色图像分割 彩色图像梯度 分水岭分割 高斯混合模型 区域合并 Research on the Method of Region-based Color Image Segmentation ABSTRACT Image segmentation is one of the critical steps from image processing to image analysis, which is also the primary problem in the process of image analysis and image recognition. Color plays a vital role in the field of computer vision and pattern recognition, since color is an imp ortant feature for recognizing images. More and more favor and attention of researchers is paid to color image segmentation technology with the cost reduction of sampling color images, the improvement of computer processing ability and the increase of appl ications. Segmentation technology for gray images has been mature and the segmentation technology for color images can be regarded as the exte