[发明专利]一种基于组合型图像分割的火焰目标提取方法

权利要求书

1.一种基于组合型图像分割的火焰目标提取方法，其特征在于，该方法应用于双目视觉的火焰空间定位系统；火焰目标提取方法包括：

S1，获取火焰图像，基于图像形态学运算对火焰图像进行组合型图像分割获得火焰目标区域的二值图像；

S2，对火焰目标区域的二值图像进行形态学处理获得理想的火焰目标区域以及火焰边缘轮廓；

双目视觉的火焰空间定位系统包括：图像获取单元，用于从不同视角同步获取火焰图像和/或视频，所述图像获取单元为两台视角不同的摄像机；以及火焰三维信息获取单元，基于所述火焰图像和/或视频根据双目视觉原理求解火焰三维信息，从而实现火焰的空间定位；

所述S1中所述基于图像形态学运算对火焰图像进行组合型图像分割实施前还包括对火焰图像进行预处理，对火焰图像进行预处理包括直方图修正和图像滤波；

所述直方图修正为基于直方图均衡化对图像进行图像增强处理，具体步骤如下：

(1)、列出原图像的灰度图像中的灰度级r_k，k＝0,1,2…L-1，其中L是图像中灰度级总数；

(2)、统计出各灰度级的像素数目n_k，k＝0,1,2…L-1；

(3)、按照式(1)计算原灰度直方图中各灰度级的频率p(r_k)：对于一幅数字图像f(x,y)，其像素总数为N，用r_k表示第k灰度级对应的灰度，n_k表示具有灰度r_k的像素的个数，按照灰度值的大小，统计每个灰度级出现频率p(r_k)，用数学表达式表示为：

(4)、计算灰度级的累积分布函数

(5)、确定输出图像的灰度级s_k，k＝0,1,2…L-1，计算公式如下：

s_k＝int[(L-1)*C(r_k)+0.5]                       (2)

(6)、确定输入图像灰度级r_k到输出图像灰度级s_k的对应关系(r_k→s_k)；

(7)、统计新直方图各灰度级像素个数n_k，k＝0,1,2…L-1；

(8)、按照式(1)计算直方图，根据第(6)步的对应关系(r_k→s_k)获得输出图像；

所述图像滤波为中值滤波，首先确定一个尺寸为m×n的模板，模板所覆盖的像素按灰度值从小到大排序，用中间灰度值来代替原灰度值，具体操作步骤如下：

(1)、设置一个尺寸为奇数的模板，将该模板按一定顺序遍历整个图像；

(2)、读取模板对应的图像子块中每一个像素的灰度值；

(3)、将这些灰度值从小到大排列；

(4)、将排在中间的灰度值赋给模板中心对应的像素，数学表示为：

其中，s是以像素点(a,b)为中心的一个邻域；

所述S1中基于图像形态学运算对火焰图像进行组合型图像分割包括：

将阈值分割和区域分割组合以期得到比较理想的操作性强的火焰分割方法，具体实现步骤如下：

一次分割：根据最大类间方差法对图像进行一次分割；

设经一次分割获得的火焰目标区域为A，统计区域A的平均灰度W_A，计算公式如下：

其中，f(i,j)为区域A中各像素点的灰度值，N_A为区域A中像素点的总数；

计算区域A的平均灰度W_A与最佳阈值T的差值ΔT；

二次分割，以灰度值为W_A的像素点作为区域生长法的初始“种子”，以ΔT作为相似性准则的门限，即与“种子”的灰度值相差小于ΔT的像素，认为是与“种子”相似的，与“种子”区域合并，利用区域生长法对图像进行二次分割，利用该组合分割方法的进行火焰图像的分割；

所述S2包括开运算和闭运算，所述开运算就是先进行腐蚀操作然后再膨胀；而闭运算正好相反，基于闭运算对分割后的二值图像进行降噪和平滑处理将获得的图像中的狭窄的缺口连接起来，使得目标区域轮廓更圆滑。