1.一种多人协同的交互式图像分割方法,包括如下步骤:
(1)多人协同对图像中的前景和背景分别做少量像素点的标注;
(2)合并不同人的标注像素集合;
(3)分别建立关于前景和背景的GMM模型;
(4)利用GMM模型通过DenseCut算法对图像中未被标注的像素点进行迭代分割。
2.根据权利要求1所述的交互式图像分割方法,其特征在于:所述步骤(1)中通过多人协同标注得到N组前景像素集 以及N组背景像素集 N为参与标注的人数, 为第n个人对图像前景标注得到的前景像素集, 为第n个人对图像背景标注得到的背景像素集,n为自然数且1≤n≤N。
3.根据权利要求2所述的交互式图像分割方法,其特征在于:所述步骤(2)中合并不同人的标注像素集合,即取N组前景像素集 的并集为Pf,取N组背景像素集的并集为Pb,对于像素集Pf和Pb中的每一像素点,记录像素点的被标注次数。
4.根据权利要求3所述的交互式图像分割方法,其特征在于:所述步骤(3)中前景的GMM模型表达式如下,背景的GMM模型同理;
其中:x为图像前景中任一像素点的像素值,p(x)表示该像素点属于前景的概率,K为GMM分量个数,ηk为第k个前景高斯分量的权重,Σk为第k个前景高斯分量的协方差矩阵,μk为第k个前景高斯分量的均值,T表示转置。
5.根据权利要求4所述的交互式图像分割方法,其特征在于:所述均值μk的初始化计算表达式如下:其中:Pfk表示对像素集Pf进行K聚类后得到的第k类子集,i为子集Pfk中的任一像素点,zi为像素点i的像素值,wi为像素点i的被标注次数。
6.根据权利要求4所述的交互式图像分割方法,其特征在于:所述协方差矩阵Σk的初始化计算表达式如下:其中:Pfk表示对像素集Pf进行K聚类后得到的第k类子集,i为子集Pfk中的任一像素点,zi为像素点i的像素值,wi为像素点i的被标注次数。
7.根据权利要求4所述的交互式图像分割方法,其特征在于:所述权重ηk的初始化计算表达式如下:其中:βk为第k个前景高斯分量被标注的权重, 为权重ηk的中间值。
8.根据权利要求7所述的交互式图像分割方法,其特征在于:所述中间值 的表达式如下:其中:Pfk表示对像素集Pf进行K聚类后得到的第k类子集,i为子集Pfk中的任一像素点,j为像素集Pf中的任一像素点,wi为像素点i的被标注次数,wj为像素点j的被标注次数。
9.根据权利要求7所述的交互式图像分割方法,其特征在于:所述权重βk的表达式如下:Ck=count(αnk=k)
其中:count(αnk=k)表示矩阵α中等于k的元素值个数,αnk为矩阵α中第n行第k列元素值,[]表示向下取整,Pfm表示对像素集Pf进行K聚类后得到的第m类子集,q为子集Pfm中的任一像素点,zq为像素点q的像素值,wq为像素点q的被标注次数, 表示对像素集 进行K聚类后得到的第k类子集,p为子集 中的任一像素点,zp为像素点p的像素值, 为子集中的像素点个数。
10.根据权利要求4所述的交互式图像分割方法,其特征在于:所述步骤(4)的具体实现过程如下:
4.1通过对以下能量函数E进行最小化求解,得到图像中未被标注的各像素点的分割标签;
其中:ya为图像中第a个像素点的分割标签且ya=0或1,ya=1表示第a个像素点属于前景,ya=0表示第a个像素点属于背景,yb为图像中第b个像素点的分割标签,Ω为图像中未被标注像素点的索引号集合,a和b均为自然数,za为图像中第a个像素点的像素值,zb为图像中第b个像素点的像素值,p0(za)表示图像中第a个像素点属于背景的概率即像素值za代入背景GMM模型中计算得到的结果,p1(za)表示图像中第a个像素点属于前景的概率即像素值za代入前景GMM模型中计算得到的结果,Ia为图像中第a个像素点的位置坐标,Ib为图像中第b个像素点的位置坐标,λ1、λ2、θα、θβ、θγ均为给定的超参数;
4.2根据步骤4.1得到的分割结果,对于图像中任一前景像素点,将其像素值分别代入K个前景高斯分量模型中计算对应的概率值,然后将该前景像素点分配给对应概率值最大的前景高斯分量,依此遍历并统计各前景高斯分量被分配到的前景像素点个数,进而通过以下公式更新前景GMM模型中的均值μk、协方差矩阵Σk以及权重ηk;
其中:Bfk为第k个前景高斯分量被分配到的前景像素点个数,Mf为基于步骤4.1得到的分割结果下前景像素点总数,H为基于步骤4.1得到的分割结果下分配给第k个前景高斯分量的所有前景像素点组成的前景像素集,c为前景像素集H中的任一像素点,zc为像素点c的像素值,背景GMM模型的参数更新同理;
4.3迭代执行步骤4.1和4.2,直至分割结果收敛或达到预设的最大迭代次数,从而得到最终的分割结果。