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专利号: 2017105598759
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向视觉特征退化图像的固废对象分割方法,所述分割方法包括如下步骤:

1)、通过一系列背景点云数据的深度信息建立背景深度高斯混合模型,对于图像中每一个像素,通过高斯混合分布来建模,一个像素的深度等于d的概率分布用公式(1.1)来表示,其中,wj是第j个高斯分布的权重, K是高斯分布的总数,η(d;Θj)是第j个高斯分布,用公式(1.2)来表示,其中,μk是第k个高斯分布的均值,∑k是第k个高斯分布的协方差矩阵,∑k=σk2I,I是单位矩阵,σk是第k个高斯分布的标准差,K个高斯分布按照wk/σk排序,排序前B的高斯分布,被作为背景模型,B通过公式(1.3)得到,其中,T是最小的阈值,对于固废点云中任意一个像素,找到对应位置的背景模型,如果它的深度值和背景模型中所有高斯分布的均值μk的差的绝对值大于标准差σk的设定倍数,该像素被作为前景像素;

2)、通过比较背景模型和待处理固废点云,在二值图上,前景像素对应位置设为255,背景像素设为0,得到前景mask,提取前景mask中连通的局部maskMlocal,并且提取相应的局部RGB图,局部mask的外轮廓图Fc和局部深度边缘图Em,将整张图像的分割问题转换成多个局部mask的分割问题;

3)、对于每一个局部mask,在相应的局部RGB图像上进行超像素分割,得到超像素集合S={s1,s2,s3,…,sn-1,sn},si表示一个单独的超像素,同时也是一个点集,由多个特征相近的像素组成;

4)、通过局部mask的外轮廓图Fc和局部边缘图Em,根据公式(4.1)得到内部边缘Einner图,其中, 表示在Fc上执行模糊核大小为(2*k+1)的膨胀操作,通过公式(4.2)提取边缘像素集Ep,Ep={p(x,y)|Einner(x,y)=255},   (4.2)

其中,p(x,y)为满足条件的像素点,Einner(x,y)为Einner图上第y行,第x列的像素值;

5)、通过超像素集合S和边缘像素集Ep,根据公式(5.1)提取边缘超像素集Bsp,其中,p是图像中任意像素点,sk是满足条件的超像素,将Bsp中邻接的超像素提取出来作为邻接超像素集合,每一个邻接超像素集定义为边界区域Bregion;

6)、基于边界区域Bregion,通过一个迭代来生成模糊区,迭代过程如公式(6.1),其中, 是Bregion经过x次扩张后的边界区域,边界区域每次扩张通过合并邻接的超像素来完成, 通过公式(6.2)扩张为其中, 是边界区域 的邻接超像素集,x初始为0,每一次迭代,x加1,经过一次或者多次迭代后,Mobj会被分为多个独立的块,对于一个独立的块,如果它含有设定数量个或者更多的超像素,那么认为它是组成一个对象的有效部分,否则认为是无效部分,当x大于设定阈值或者Mobj拥有两块或者两块以上相互独立的有效部分时,迭代过程停止,通过公式(6.3)计算得到的边界区域 的可信度,其中, 是最终生成的边界区域,y是最终边界区域扩张的次数,

表示 拥有的像素个数,边界区域占局部mask的比例越大,它成为模糊区的可能性越小,f=1表示Mobj含有两块或者两块以上相互独立的有效部分;f=0表示Mobj没有两块或者两块以上相互独立的有效部分,如果 大于一个阈值C,这个边界区域就被选择作为模糊区,是粘连和遮挡物体间难以区分的区域,如果一个局部mask没有模糊区,则认为是单个物体;如果存在模糊区,则需要7)的精确分割;

7)、通过对局部mask上的所有像素进行分配标签来实现精确分割,进行初级标记时,将不同标签la分配给不同有效部分的像素,la={1,2,3…},然后分配0给模糊区和Mobj中无效部分的像素;

8)、为了精确标记模糊区,提取模糊区的邻接超像素集,根据这些超像素的标签,分为两个或者两个以上的邻接超像素集,计算超像素集中的每一块超像素的LAB颜色和深度的均值,和超像素的中心坐标,对于任意一个la=0的像素,通过公式(8.1)计算它与超像素的差异度,其中,dlab为LAB颜色空间上的欧式距离,ddepth为深度的欧式距离,dxy是图像坐标系上坐标的欧氏距离,wlab,wdepth和wxy是各个距离的权重,i是超像素集中超像素的序号,得到像素与超像素集合中所有超像素的差异度后,通过公式(8.2)来计算像素与邻接超像素集合间差异度,d=min 0<i≤n(di),(8.2)

其中,i是超像素集中超像素的序号,n是邻接超像素集中超像素的个数,对于得到的d,d越小表示像素与邻接超像素集越相似,将最相似的超像素集的标签分配给该像素,当la=

0的所有像素重标记结束后,局部mask完成分割,检查结果是否存在孤立的点或者区域,通过分配最多邻居像素拥有的标签来实现分割结果的优化。