基于感受野子区域的方向选择性轮廓检测方法   0    0

本发明旨在提供一种基于感受野子区域的方向选择性轮廓检测方法，包括以下步骤：A、输入经灰度处理的待检测图像，计算各像素点的经典感受野刺激响应；B、在感受野中心区域外部构建一组环绕中心区域的圆形的子区域，各子区域相对于中心区域具有不同偏离角度；C、计算各像素点的中心区域的各方向的能量分布值以及各子区域的各方向的能量分布值；D、计算各像素点的中心区域‑子区域抑制权重以及子区域‑子区域抑制权重，进而得到各像素点的中心区域‑子区域抑制权值与子区域‑子区域抑制权值；F、计算各像素点的轮廓响应。该方法具有仿真效果好、轮廓识别率高的特点。

1.一种基于感受野子区域的方向选择性轮廓检测方法，其特征在于包括以下步骤：
A、输入经灰度处理的待检测图像，预设抑制强度，预设均分圆周的多个方向参数，对待检测图像中的各像素点分别按照各方向参数进行二维高斯一阶滤波，获得各像素点的各方向的响应值；对于各像素点，选取其各方向的响应值中的最大值，作为该像素点的经典感受野刺激响应；
B、预设圆形的感受野，将该感受野分为两个同心圆，圆形的中心区域为经典感受野，中心区域外的环形区域为非经典感受野；在非经典感受野内构建一组环绕中心区域分布的圆形的子区域，每一个子区域至少与其相邻的两个子区域相交；
所述的中心区域的圆心与任两个相邻的子区域的圆心连线所形成的夹角相等；
所述的子区域的直径为感受野半径与中心区域半径的差值，每一个子区域分别与其邻近的四个子区域相交；
所述的中心区域的半径为2.5σ，所述的子区域的半径为3.75σ，所述的子区域的数量为Ns，各个子区域中心的角度为 该角度为以Y轴正半轴为起点，逆
时针旋转的角度；
C、将各像素点的各方向的响应值进行高斯滤波后得到各像素点的各方向的能量值；
对于各像素点：在以该像素点为中心的感受野中，将中心区域内各像素点的各方向的能量值分别除以中心区域内的像素点个数并求和得到该像素点中心区域的各方向的能量分布值；将各子区域内各像素点的各方向的能量值分别除以该子区域内的像素点个数并求和得到该像素点各子区域的各方向的能量分布值；
D、对于各像素点：计算各子区域的各方向的能量分布值与中心区域的对应方向的能量分布值的差值，对该差值进行L1正则化之后与该子区域的角度的2倍的余弦值的负值相乘，得到的乘积即为该像素点的中心区域-子区域能量分布差值；
对中心区域的各方向的能量分布值计算方差，得到该像素点中心区域的能量方向显著度；
将中心区域-子区域能量分布差值与该像素点中心区域的能量方向显著度相乘，得到该像素点的中心区域-子区域抑制权重；
将该像素点各子区域的各方向的能量分布值进行L1正则化之后计算标准差，得到该像素点的子区域-子区域抑制权重；
E、对于各像素点：将像素点的中心区域-子区域抑制权重与子区域-子区域抑制权重分别进行径向基函数计算之后分别得到中心区域-子区域抑制权值与子区域-子区域抑制权值；
F、对于各像素点：将中心区域-子区域抑制权值与子区域-子区域抑制权值相加得到该像素点的非经典感受野刺激响应；将该像素点的经典感受野刺激响应减去非经典感受野刺激响应与抑制强度的乘积，得到该像素点的轮廓响应，对轮廓响应使用非极大值抑制和双阈值处理，得到各像素点的最终轮廓值，进而得到最终轮廓图。

2.如权利要求1所述的基于感受野子区域的方向选择性轮廓检测方法，其特征在于：
所述的步骤A具体为：
二维高斯一阶滤波函数如下：
其中 γ＝0.5，σ为尺度，θ为角度参数；
所述的各像素点的各方向的响应值ei(x,y；θi,σ)为：
ei(x,y；θi,σ)＝|I(x,y)*GD(x,y；θi,σ)|    (2)；
其中 θi为方向参数中的某一方向；Nθ为方向参数的数量；I
(x,y)为待检测图像中的各像素点的灰度值；
各像素点的经典感受野刺激响应CRF(x,y；σ)为：
CRF(x,y；σ)＝max{ei(x,y；θi,σ)|i＝1,2,…Nθ}    (3)。

3.如权利要求2所述的基于感受野子区域的方向选择性轮廓检测方法，其特征在于：
所述的步骤C具体为：
所述的各像素点的各方向的能量值 为
其中
将各像素点的各方向的能量值构成向量得到能量矩阵E(x,y)；
各像素点中心区域的各方向的能量分布值Ec(x,y)为：
各像素点各子区域的各方向的能量分布值Esk(x,y)为：
其中Acrf和NAcrf分别表示中心区域以及中心区域内的像素点个数；Asfk和NAsfk分别表示某个子区域以及该子区域内的像素点个数。

4.如权利要求3所述的基于感受野子区域的方向选择性轮廓检测方法，其特征在于：
所述的步骤D具体为：
各像素点的中心区域-子区域能量分布差值ΔEOS(x,y)为：
其中||·||1为L1正则化范数；
各像素点中心区域的能量方向显著度Dc(x,y)为：
其中 是Ec(x,y)的各方向值的平均值；
各像素点的中心区域-子区域抑制权重CS(x,y)为：
CS(x,y)＝ΔEOS(x,y)·Dc(x,y)          (10)；
各像素点的子区域-子区域抑制权重SS(x,y)为：
其中 为各个子区域的||Esk(x,y)||1值的平均值。

5.如权利要求4所述的基于感受野子区域的方向选择性轮廓检测方法，其特征在于：
所述的步骤E具体为：
中心区域-子区域抑制权值 为：
其中N(x)＝min(1,max(0,x))，该函数保证输出值在[0,1]区间，σcs为CS(x,y)的标准差参数；
子区域-子区域抑制权值 为：
其中，σss为SS(x,y)的标准差参数。

6.如权利要求5所述的基于感受野子区域的方向选择性轮廓检测方法，其特征在于：
各像素点的非经典感受野刺激响应Inhu(x,y)为：
各像素点的轮廓响应Ru(x,y)为：
Ru(x,y)＝H(CRF(x,y；σ)-αInhu(x,y))   (15)；
其中H(x)＝max(0,x)，α为抑制强度。