[发明专利]一种不规则带状目标中心线自动提取方法

摘要

本发明公开了一种不规则带状目标中心线自动提取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1带状目标拆解；S2线性结构增强；S3基于多元回归的中心线提取；S4连通中心线，恢复带状目标的拓扑连通性，实现不规则带状目标中心线的自动提取。本发明通过设计的一组多尺度的多项式滤波器与二值带状目标进行卷积运算，增强带状目标的线性特征，实现不规则带状目标的规整；把中心线提取问题转换为探究离散点在x方向与y方向上的定量关系，使用多元自适应回归样条法实现中心线平滑提取。该方法稳定性高，可准确平滑地提取不规则带状目标的中心线。

主权项

1.一种不规则带状目标中心线自动提取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1带状目标拆解S1.1首先对待提取的带状目标进行形态学细化操作；S1.2采用Rutoviz相交数法获取细化后带状目标的交叉点，具体操作为：定义像素点P的Rutoviz相交数N_c为：N_i＝(N₁，N₂，...，N₉)，且N₁＝N₉   (1)根据公式(1)计算出的N_c值判断像素点P的类型，当N_c＝1时，判定像素点P为带状目标的端点；当N_c＝2时，像素点P的8邻域内只有2个非零像素点N_i、N_j，且非零像素点N_i、P、N_j非共线，判定像素点P为交叉点；当N_c>2时，判定像素点P为带状目标的交叉点；S1.3在各交叉点位置断开带状目标，把带状目标拆解成多个互不相交的线性结构；S2线性结构增强设计一组多尺度的多项式滤波器组与带状目标二值图进行卷积运算，得到具有线性结构的像素集合，多项式滤波器组采用短矩形的形式，定义为：公式(2)中，w为矩形的宽，代表带状目标的宽度；l是矩形长边的长度，并且与w的值成比例；r为松弛空间，是与带状目标边界相关的常量；令函数F(a,w)为角度a和宽度w的多项式滤波器，计算带状目标二值图I_d与F(a,w)的卷积，得到角度为a和宽度为w时的线性响应图像I_f(a,w)I_f(a,w)＝|I_d*F(a,w)|   (3)利用多个不同方向、不同宽度的滤波器得到一组响应图像的集合，通过计算所有线形响应图像对应像素值的最大值得到线性结构增强后的结果I_m＝max_a,wI_f(a,w)   (4)S3基于多元回归的中心线提取采用的MARS多元自适应回归样条法提取线性结构增强后的带状目标的中心线，输出一组连续输出变量公式(5)中，a₀为参数常数，M表示样条函数个数，B_m(X)为第m个样条函数，a_m为第m个样条函数的系数，可对数据集进行最小二乘拟合获取a_m的组合系数：B_m(X)是MARS的一种广义线性回归模型，具体定义为：公式(7)中，k_m为节点数，S_km表示左侧以及右侧的样条函数，v(k,m)为独立变量的标识，t为节点，t_km为节点位置；利用MARS多元自适应回归样条法把样条函数B_m(X)表示为分段函数集合，具体如下：公式(8)和公式(9)分别为节点t的左侧和右侧的样条函数，[(t_km‑x)]₊和[(x‑t_km)]₊表示节点t处的一对截断样条；S4连通中心线，恢复带状目标的拓扑连通性以S1.2获取的交叉点位置坐标为圆心O，以像素R为半径，在搜索范围内，连接圆心O与邻近的中心线端点，实现不规则带状目标中心线的自动提取。