一種基于Stentiford視覺(jué)模型的優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種基于Stentiford視覺(jué)模型的優(yōu)化方法，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，數(shù)字圖像的容量急劇增長(zhǎng)。只 針對(duì)圖像感興趣區(qū)域運(yùn)行對(duì)應(yīng)算法，一方面可以降低數(shù)據(jù)的規(guī)模，從而提高運(yùn)行效率;另一 方面也可以減少非R0I對(duì)結(jié)果造成的干擾。因此圖像感興趣區(qū)域的提取技術(shù)已成為目前研 究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
[0003] 目前基于圖像的感興趣區(qū)域提取(region of interest簡(jiǎn)稱(chēng)R0I)方法有很多，但 是大體方法可分為四類(lèi)。
[0004] (1)人工指定的的方法，如（B Moghaddam，H Biermann，D Margaritis.Defining image content with multiple regions-〇f-interest[J]·IEEE Workshop on Content-Based Access oflmage and Video Libraries, 1999·)，是通過(guò)用戶(hù)根據(jù)自己的知識(shí)手工 指定區(qū)域，此種方法的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器可準(zhǔn)確理解用戶(hù)的真實(shí)意圖，但是由于過(guò)程過(guò)多的人工 參與，所以交互過(guò)程不友好。
[0005] (2)人眼視點(diǎn)追蹤法，如（SR Research Ltd.EyeLink II user manual version 2.12[R].Canada:SRResearch Ltd. ,2006.)是通過(guò)特制的儀器設(shè)備捕捉人眼觀察圖片時(shí)視 點(diǎn)位置，記錄注視時(shí)間、注視坐標(biāo)點(diǎn)和眨眼反應(yīng)等指標(biāo)，建立數(shù)學(xué)模型得到對(duì)比顯著性水 平，從而初步得到的R0I，優(yōu)點(diǎn)是可以很好地反應(yīng)觀察者注意區(qū)域，但由于過(guò)程中需要專(zhuān)業(yè) 設(shè)備，對(duì)于用戶(hù)應(yīng)用存在實(shí)踐性差的特點(diǎn)。
[0006] (3)特定對(duì)象的分割方法，如（L Itti，C Koch，E Niebur · Amodel of sal iency based visual attention for rapid scene analysis[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 1998,20(11) :1254-1259.)包括傳統(tǒng)的圖 像分割方法。例如，分水嶺方法、小波變換方法等等，這些方法針對(duì)性比較強(qiáng)，只對(duì)于某些特 定圖像效果十分理想。因此可知，此方法隱藏了一個(gè)前提，即特定對(duì)象要是感興趣區(qū)域。
[0007] (4)視覺(jué)注意模型方法，如（F W M Stentiford.An attention based similarity measure with application to content based information retrieval[C] .Proceedings of the Storage and Retrieval for Media Databases Conference.Bellingham:Society of Photo-Optical Instrume ntation Engineers , 2003:221-232.)是模擬人眼視覺(jué)特性而建立的模型，構(gòu)建視覺(jué)顯著圖。其中，著名的兩個(gè)模 型是Itti視覺(jué)模型和Stentiford模型。Itti視覺(jué)模型對(duì)于物體顏色變化大的圖像效果理 想。但對(duì)于顯著物體較大、顏色均勻和圖像中有反常點(diǎn)的圖像效果較差。Stentiford模型比 Itti視覺(jué)模型效果更為清晰和準(zhǔn)確。然而Stentiford模型有一些缺點(diǎn)制約了其應(yīng)用范圍。 首先，算法中是對(duì)某像素鄰域結(jié)構(gòu)隨機(jī)選取，這使得結(jié)果帶有過(guò)大的隨機(jī)性。其次，算法對(duì) 于細(xì)節(jié)過(guò)于敏感，造成不均勻的背景中成大片區(qū)域當(dāng)做目標(biāo)區(qū)域。最后，計(jì)算量大，嚴(yán)重占 用資源，耗費(fèi)大量時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于Stentiford視覺(jué) 模型的優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)引入U(xiǎn)niform LBP算法解決隨機(jī)性大和對(duì)細(xì)節(jié)過(guò)于敏感的缺點(diǎn)，能夠 大幅提高圖像區(qū)域提取的效果，而且通過(guò)三維數(shù)組的設(shè)計(jì)引入了直方圖統(tǒng)計(jì)方法，大大提 高了處理速度，圖像處理效率顯著提升。
[0009] 本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于 St ent i ford視覺(jué)模型的優(yōu)化方法，包括如下步驟：
[0010] 步驟001.針對(duì)待處理彩色圖像進(jìn)行灰度處理，獲得待處理灰度圖像，并進(jìn)入步驟 002；
[0011]步驟002.分別針對(duì)待處理灰度圖像中的各個(gè)像素點(diǎn)，以像素點(diǎn)為中心，設(shè)定該像 素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的圓形測(cè)算區(qū)域，其中，該圓形測(cè)算區(qū)域的半徑為相鄰像素點(diǎn)之間的距離，該圓 形測(cè)算區(qū)域中包括該像素點(diǎn)和與該像素點(diǎn)相鄰的上下左右四個(gè)像素點(diǎn)；由此獲得待處理灰 度圖像中各個(gè)像素點(diǎn)分別所對(duì)應(yīng)的圓形測(cè)算區(qū)域，然后進(jìn)入步驟003;
[0012] 步驟003.分別針對(duì)待處理灰度圖像中的各個(gè)像素點(diǎn)，將像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)圓形測(cè)算區(qū) 域中與該像素點(diǎn)相鄰的上下左右四個(gè)像素點(diǎn)，以及位于該圓形測(cè)算區(qū)域的圓周上、相鄰像 素點(diǎn)之間的中間位置，作為該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)圓形測(cè)算區(qū)域中與該像素點(diǎn)相鄰的八個(gè)對(duì)象， 獲得該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)圓形測(cè)算區(qū)域中與該像素點(diǎn)相鄰八個(gè)對(duì)象的像素值，然后進(jìn)入步驟 004；
[0013] 步驟004.分別針對(duì)待處理灰度圖像中的各個(gè)像素點(diǎn)，針對(duì)像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)圓形測(cè)算 區(qū)域中與該像素點(diǎn)相鄰的八個(gè)對(duì)象，分別比較各個(gè)對(duì)象的像素值是否大于等于該像素點(diǎn)的 像素值，是則針對(duì)該對(duì)象標(biāo)記為1，否則針對(duì)該對(duì)象標(biāo)記為〇;然后針對(duì)該八個(gè)對(duì)象的標(biāo)記 值，按預(yù)設(shè)起始位置和順序進(jìn)行組合構(gòu)成一個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)，并將該八位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為 十進(jìn)制數(shù)值，對(duì)應(yīng)于該像素點(diǎn)；由此即獲得待處理灰度圖像中各個(gè)像素點(diǎn)分別所對(duì)應(yīng)的一 個(gè)十進(jìn)制數(shù)值，進(jìn)入步驟005;
[0014] 步驟005.根據(jù)待處理灰度圖像，采用Uniform LBP模式，將待處理灰度圖像中各個(gè) 像素點(diǎn)分別所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值，轉(zhuǎn)換為與待處理灰度圖像相對(duì)應(yīng)、包含有5 9種數(shù)值的 Uniform LBP矩陣，其中，Uniform LBP矩陣中元素的個(gè)數(shù)與待處理灰度圖像中像素點(diǎn)的個(gè) 數(shù)相等，且--對(duì)應(yīng)，Uniform LBP矩陣中各元素的值即作為對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的等級(jí)值，Uniform LBP矩陣中元素的值總共有59種數(shù)值，即待處理灰度圖像中像素點(diǎn)的等級(jí)值總共有59種;然 后進(jìn)入步驟006;
[0015] 步驟006.根據(jù)待處理灰度圖像所對(duì)應(yīng)的Uniform LBP矩陣，針對(duì)待處理灰度圖像 中的各個(gè)像素點(diǎn)，分別建立像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的三維數(shù)組[Rank, Value，Location(x，y)]，其中， Rank表示對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的等級(jí)值，Value表示對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的像素值，Locat i on (x，y)表示對(duì)應(yīng) 像素點(diǎn)的坐標(biāo);然后進(jìn)入步驟007;
[0016] 步驟007.根據(jù)待處理灰度圖像中各個(gè)像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的三維數(shù)組，將待處理灰度圖 像中的所有像素點(diǎn)按其所對(duì)應(yīng)的等級(jí)值Rank進(jìn)行劃分，進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，即獲得各等級(jí)值 Rank所分別對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)集合If，然后進(jìn)入步驟008;
[0017] 步驟008.針對(duì)59種等級(jí)值Rank，由最小等級(jí)值Rank開(kāi)始，按等級(jí)值Rank從小至大 的順序，依序分別針對(duì)各個(gè)等級(jí)值Rank所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)集合R'針對(duì)像素點(diǎn)集合If中的各個(gè) 像素點(diǎn)，分別按如下步驟00801至步驟00803進(jìn)行操作，進(jìn)而獲得待處理灰度圖像中各個(gè)像 素點(diǎn)的顯著度；
[0018] 步驟00801.在像素點(diǎn)所在像素點(diǎn)集合If中除該像素點(diǎn)以外的其它各個(gè)像素點(diǎn)中， 任意取出預(yù)設(shè)N個(gè)像素點(diǎn)，組成該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的集合T，然后進(jìn)入步驟00802;其中，N小于 等于各像素點(diǎn)集合浐中最少像素點(diǎn)個(gè)數(shù)減1;
[0019] 步驟00802.針對(duì)該像素點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)其對(duì)應(yīng)集合T中與該像素點(diǎn)像素值Value不相等的 像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)P，并進(jìn)入步驟00803;
[0020] 步驟00803.
，即獲得該像素點(diǎn)的顯著度。
[0021 ]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述步驟008之后，還包括步驟009，執(zhí)行完步驟 008后，進(jìn)入步驟009,其中，步驟009如下：
[0022]步驟009.針對(duì)待處理灰度圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的顯著度，分別乘以預(yù)設(shè)比例系數(shù)， 更新待處理灰度圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的顯著度，再根據(jù)待處理灰度圖像，獲得對(duì)應(yīng)的顯著圖 像。
[0023] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述預(yù)設(shè)比例系數(shù)為255。
[0024] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述步驟003具體包括如下：
[0025] 分別針對(duì)待處理灰度圖像中的各個(gè)像素點(diǎn)，根據(jù)像素點(diǎn)相鄰上下左右四個(gè)像素點(diǎn) 的像素值，以及與該像素點(diǎn)相鄰的左上、右上、左下、右下四個(gè)像素點(diǎn)的像素值，分別獲得該 圓形測(cè)算區(qū)域的圓周上、相鄰像素點(diǎn)之間中間位置的像素值;然后將該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)圓形 測(cè)算區(qū)域中與該像素點(diǎn)相鄰的上下左右四個(gè)像素點(diǎn)，以及該圓形測(cè)算區(qū)域的圓周上、相鄰 像素點(diǎn)之間的中間位置，作為該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)圓形測(cè)算區(qū)域中與該像素點(diǎn)相鄰的八個(gè)對(duì) 象，即獲得該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)圓形測(cè)算區(qū)域中與該像素點(diǎn)相鄰八個(gè)對(duì)象的像素值。
[0026] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述步驟003中，分別針對(duì)待處理灰度圖像中的 各個(gè)像素點(diǎn)，根據(jù)像素點(diǎn)相鄰上下左右四個(gè)像素點(diǎn)的像素值，以及與該像素點(diǎn)相鄰的左上、 右上、左下、右下四個(gè)像素點(diǎn)的像素值，四次采用雙線(xiàn)性插值方法，分別獲得該圓形測(cè)算區(qū) 域的圓周上、相鄰像素點(diǎn)之間中間位置的像素值。
[0027] 本發(fā)明所述一種基于Stentifo