[发明专利]一种结合凹点与凹边的凸多边形轮廓的图像分割方法

说明书

本发明公开一种结合凹点与凹边的凸多边形轮廓的图像分割方法，首先在经过预处理的图片上检测物体的内外轮廓；然后采用向量叉乘的方式寻找外轮廓上的凹陷点；再找到外轮廓的凸包，外轮廓上的每个点到凸包边的最近距离定义为该点的凸缺陷，将凸缺陷值超过设定阈值的相邻点构成一条凹边，从而得到若干条凹边；然后将凹边和凹点分组，在同一凹边上的凹点划分到同一组；然后遍历凹点序列，在其余凹边下的凹点序列以及内轮廓中寻找匹配点；根据匹配好的凹点对进行轮廓分割得到最终的多条凸轮廓。本发明的凸多边形轮廓的图像分割方法具有原理简单、分割速率快的优点。

技术领域

本发明涉及二维凸多边形物体轮廓的图像分割领域，具体涉及一种结合凹点与凹边的凸多边形轮廓的图像分割方法。

背景技术

在生物、医学等领域，细胞、菌落等相似形状的图像中往往会有多个目标靠在一起的情况，这对于分析图像信息带来了极大的困难。针对这一问题，图像处理领域的轮廓分割技术就非常有效。基于凹点匹配的轮廓分割技术是一种寻找凹点、匹配凹点，将轮廓从凹点对处分开的轮廓分割技术，具有运行效率高，应用场景广泛，分割效果好，操作简单等优势。基于凹点匹配的轮廓分割技术主要包括凹点检测和凹点匹配两个部分，采用一定的算法在轮廓上检测出凹点，对于凹点之间进行匹配，将匹配好的凹点对两两连接，就可以实现粘连物体轮廓的分割。

轮廓凹点的检测和凹点对的匹配规则对于基于凹点匹配的轮廓分割技术的准确性和速度起到了决定性作用，检测凹点和凹点匹配的方法多种多样。(1)检测凹点的方法。基于距离直方图的轮廓凹点检测方法一般是计算轮廓距离直方图，取直方图上的峰值点作为凹点，计算速率快但凹点检测的准确度不高；基于链码方法的轮廓凹点检测方法一般是将轮廓用链码表示，按照某一方向遍历链码，通过判断可以得到凹点，该方法检测到的凹点较为准确，但是链码的计算较复杂，计算效率较低。(2)凹点匹配的方法。直接在凹点序列中匹配凹点对的方法对于多个物体靠在一起形成内轮廓的复杂情况处理效果不好，而且没有考虑凹点是否在同一凹边下，容易将同一凹边的两个凹点形成匹配对造成分割错误。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种结合凹点与凹边的凸多边形轮廓的图像分割方法，该方法能够在在减少计算时间的同时保证高的检测准确率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种结合凹点与凹边的凸多边形轮廓的图像分割方法，包括以下步骤：

(a)提取物体轮廓，将轮廓分为内轮廓和外轮廓；利用向量叉乘的方法查找外轮廓上的凹点。

(b)按照凹点的数量将外轮廓分为四类：第一类，外轮廓上的凹点数目等于0，认为这是一条凸轮廓无需分割；第二类，外轮廓上的凹点数目等于1，认为是误检，不再进行后续分割；第三类，外轮廓上的凹点数目等于2，认为这是两个物体靠在一起形成的轮廓，直接连接这两个凹点将轮廓一分为二，得到两条凸轮廓；第四类，外轮廓上的凹点数目大于2，说明多个物体靠在一起，这种情况需要进一步处理，执行步骤(c)。

(c)对于外轮廓上凹点数目大于2的情况，首先计算外轮廓的凸包；外轮廓上的每个点到凸包边的最近距离定义为该点的凸缺陷，将凸缺陷值超过设定阈值的相邻点构成一条凹边，从而得到若干条凹边；然后将获得的凹点划分到对应的凹边下；遍历凹点序列，确定该凹点对应的凹边，寻找匹配点，如果这条外轮廓有内轮廓，就在其余凹边下的凹点序列和对应内轮廓的点序列中寻找距离最近的点作为该凹点的匹配点，如果这条外轮廓没有内轮廓，则只在其余凹边下的凹点中寻找距离最近的凹点作为匹配点；最后将匹配好的凹点对两两连接起来，即可将原来的轮廓分割为多条凸轮廓。

(d)按照步骤(b)和(c)遍历完步骤(a)中查找到的所有外轮廓，即完成轮廓分割。

进一步地，所述的步骤(a)具体如下：