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基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-12-14
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-06-12
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-05-22
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-12-14
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201711333790.5 申请日 2017-12-14
公开/公告号 CN108053415B 公开/公告日 2020-05-22
授权日 2020-05-22 预估到期日 2037-12-14
申请年 2017年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 G06T7/13G06T7/136 主分类号 G06T7/13
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 3
权利要求数量 4 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 广西科技大学 当前专利权人 广西科技大学
发明人 林川、李福章、张晴、曹以隽、韦艳霞、潘勇才、刘青正、张玉薇 第一发明人 林川
地址 广西壮族自治区柳州市东环路268号 邮编 545006
申请人数量 1 发明人数量 8
申请人所在省 广西壮族自治区 申请人所在市 广西壮族自治区柳州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
长沙正奇专利事务所有限责任公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
周晟
摘要
本发明旨在提供一种基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法,包括以下步骤:A、输入经灰度处理的待检测图像;B、预设包含多个方向参数的Gabor滤波函数,对待检测图像中的各个像素点分别进行经典感受野刺激响应,对应的方向作为该像素点的最优方向;C、利用log函数构建抑制核函数,通过抑制核函数构建距离权重函数;将各个像素点的经典感受野刺激响应与该像素点的距离权重函数进行卷积得到该像素点的抑制响应;D、将各个像素点的经典感受野刺激响应减去该像素点的抑制响应与预设的抑制强度的乘积,并计算得到该像素点的最终轮廓值。该检测方法克服现有技术的缺陷,具有符合视觉感受野的空间特性以及检测效果更好的特点。
  • 摘要附图
    基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法
  • 说明书附图:图1
    基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-05-22 授权
2 2018-06-12 实质审查的生效 IPC(主分类): G06T 7/13 专利申请号: 201711333790.5 申请日: 2017.12.14
3 2018-05-18 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法,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;
B、预设包含多个方向参数的Gabor滤波函数,对待检测图像中的各个像素点分别利用Gabor滤波函数进行Gabor能量计算,获得各个像素点的各个方向下的Gabor能量值;对于各个像素点,选取其各个方向的Gabor能量值中的最大值,作为该像素点的经典感受野刺激响应,该最大值对应的方向作为该像素点的最优方向;
C、构建抑制核函数,通过抑制核函数构建距离权重函数;将各个像素点的经典感受野刺激响应与该像素点的距离权重函数进行卷积得到该像素点的抑制响应;
所述的抑制核函数log(x,y;ε,σw)为:
其中 为像素点(x,y)的最优方向,ε=0.1,σw为
抑制核尺度;
D、将各个像素点的经典感受野刺激响应减去该像素点的抑制响应与预设的抑制强度的乘积,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,得到各个像素点的最终轮廓值。

2.如权利要求1所述的基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法,其特征在于:
所述的步骤B具体如下:
所述的Gabor滤波函数的表达式如下:
其中 γ为一个表示椭圆形感受野长短轴比例的常
数,参数λ为波长,σ为尺度,1/λ为余弦函数的空间频率, 是相角参数,θ为Gabor滤波的方向参数;
Gabor能量值计算如下:
其中
其中θi为Gabor滤波的某一方向参数,Nθ为Gabor滤波的方向参数的个数;I(x,y)为待检测图像,*为卷积运算符;
经典感受野刺激响应Ec(x,y)的表达式如下:

3.如权利要求2所述的基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法,其特征在于:
所述的步骤C具体为:
所述的距离权重函数wσ(x,y;ε,σw)为:
其中,
其中||·||1为(L1)范数,H(x)=max(0,x);
各个像素点的抑制响应Inh(x,y)为:
Inh(x,y)=Ec(x,y)*wσ(x,y;ε,σw)  (8)。

4.如权利要求3所述的基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法,其特征在于:
所述的步骤D具体为:
所述的轮廓响应R(x,y)为:
R(x,y)=H(Ec(x,y)-αInh(x,y))  (9);
其中H(x)=max(0,x),α为抑制强度。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及图像处理领域,具体涉及一种基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法。

背景技术

[0002] 对于非经典感受野区域,有很多不同抑制情况的模型。而传统的蝶型抑制模型,是在DoG 抑制模型的基础之上,通过人工限定侧区和端区的区域来完成背景纹理信息的抑制;这样的蝶型抑制核是通过人工进行区域的划分,首先需要通过±45°的准线对非经典感受野进行侧翼和顶区的划分,从而得出一个非自动划定区域的蝶型抑制模型。在该蝶型抑制模型中,侧区和端区有着不同的工作规则,即侧区抑制强度的计算是基于一个精确的尺度特征来完成的,端区抑制强度的计算则是随着不同空间尺度上的局部特征而自适应变化的。在有可能存在有效轮廓的局部纹理区域中,端区会对经典感受野施加一个较弱的抑制,相反地在充满着随机的纹理元素的区域,会施加一个较强的抑制。传统的蝶型抑制模型并不能实现抑制区域的自动划分以及抑制模型利用像素点的最优方向进行合理旋转,因此,大大增加了整个轮廓检测过程的时间成本。

发明内容

[0003] 本发明旨在提供一种基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法,该检测方法克服现有技术的缺陷,具有检测效果好、检测效率高的特点。
[0004] 本发明的技术方案如下:
[0005] 一种基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法,包括以下步骤:
[0006] A、输入经灰度处理的待检测图像;
[0007] B、预设包含多个方向参数的Gabor滤波函数,对待检测图像中的各个像素点分别利用 Gabor滤波函数进行Gabor能量计算,获得各个像素点的各个方向下的Gabor能量值;对于各个像素点,选取其各个方向的Gabor能量值中的最大值,作为该像素点的经典感受野刺激响应,该最大值对应的方向作为该像素点的最优方向;
[0008] C、构建抑制核函数,通过抑制核函数构建距离权重函数;将各个像素点的经典感受野刺激响应与该像素点的距离权重函数进行卷积得到该像素点的抑制响应;
[0009] 所述的抑制核函数log(x,y;ε,σw)为:
[0010]
[0011] 其中 为像素点(x,y)的最优方向,ε=0.1,σw为抑制核尺度;
[0012] D、将各个像素点的经典感受野刺激响应减去该像素点的抑制响应与预设的抑制强度的乘积,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,得到各个像素点的最终轮廓值。
[0013] 优选地,所述的步骤B具体如下:
[0014] 所述的Gabor滤波函数的表达式如下:
[0015]
[0016] 其中 γ为一个表示椭圆形感受野长短轴比例的常数,参数λ为波长,σ为尺度,1/λ为余弦函数的空间频率, 是相角参数,θ为Gabor滤波的方向参数;
[0017] Gabor能量值计算如下:
[0018]
[0019] 其中
[0020]
[0021] 其中θi为Gabor滤波的某一方向参数,Nθ为Gabor滤波的方向参数的个数;I(x,y)为待检测图像,*为卷积运算符;
[0022] 经典感受野刺激响应Ec(x,y)的表达式如下:
[0023]
[0024]
[0025] 优选地,所述的步骤C具体为:
[0026] 所述的距离权重函数wσ(x,y;ε,σw)为:
[0027]
[0028] 其中,
[0029] 其中||·||1为(L1)范数,H(x)=max(0,x);
[0030] 各个像素点的抑制响应Inh(x,y)为:
[0031] Inh(x,y)=Ec(x,y)*wσ(x,y;ε,σw)   (8)。
[0032] 优选地,所述的步骤D具体为:
[0033] 所述的轮廓响应R(x,y)为:
[0034] R(x,y)=H(Ec(x,y)-αInh(x,y))   (9);
[0035] 其中H(x)=max(0,x),α为抑制强度。
[0036] 本发明采用改进后的抑制模型则不再需要人工地对非经典感受野区域进行划分,而是通过带有角度参数的log函数抑制核对最优方向进行抑制区域的旋转,省去了人工进行划分的工作量,提高的整体的运算效率;改进的抑制模型使得每个像素点的抑制能够结合该像素点的最优方向来进行,以达到最佳的抑制效果,同时也更符合感受野的视觉特性。

实施方案

[0038] 下面结合附图和实施例具体说明本发明。
[0039] 实施例1
[0040] 一种基于改进非经典感受野的仿生轮廓检测方法,包括以下步骤:
[0041] A、输入经灰度处理的待检测图像;
[0042] B、预设包含多个方向参数的Gabor滤波函数,对待检测图像中的各个像素点分别利用 Gabor滤波函数进行Gabor能量计算,获得各个像素点的各个方向下的Gabor能量值;对于各个像素点,选取其各个方向的Gabor能量值中的最大值,作为该像素点的经典感受野刺激响应,该最大值对应的方向作为该像素点的最优方向;
[0043] 所述的步骤B具体如下:
[0044] 所述的Gabor滤波函数的表达式如下:
[0045]
[0046] 其中 γ为一个表示椭圆形感受野长短轴比例的常数,参数λ为波长,σ为尺度,1/λ为余弦函数的空间频率, 是相角参数,θ为Gabor滤波的方向参数;
[0047] Gabor能量值计算如下:
[0048]
[0049] 其中
[0050]
[0051] 其中θi为Gabor滤波的某一方向参数,Nθ为Gabor滤波的方向参数的个数;I(x,y)为待检测图像,*为卷积运算符;
[0052] 经典感受野刺激响应Ec(x,y)的表达式如下:
[0053]
[0054]
[0055] 其中 为像素点(x,y)的最优方向;
[0056] C、构建抑制核函数,通过抑制核函数构建距离权重函数;将各个像素点的经典感受野刺激响应与该像素点的距离权重函数进行卷积得到该像素点的抑制响应;
[0057] 所述的抑制核函数log(x,y;ε,σw)为:
[0058]
[0059] 其中 ε=0.1,σw为抑制核尺度;
[0060] 所述的距离权重函数wσ(x,y;ε,σw)为:
[0061]
[0062] 其中,
[0063] 其中,ε=0.1,σw=σ,||·||1为(L1)范数,H(x)=max(0,x);
[0064] 各个像素点的抑制响应Inh(x,y)为:
[0065] Inh(x,y)=Ec(x,y)*wσ(x,y;ε,σw)   (10);
[0066] D、将各个像素点的经典感受野刺激响应减去该像素点的抑制响应与预设的抑制强度的乘积,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,得到各个像素点的最终轮廓值;
[0067] 所述的步骤D具体为:
[0068] 所述的轮廓响应R(x,y)为:
[0069] R(x,y)=H(Ec(x,y)-αInh(x,y))   (11);
[0070] 其中H(x)=max(0,x),α为抑制强度;
[0071] 本实施例中涉及的非极大值抑制和二值化处理采用文献1中记载的方法,其中包含的两个阈值th,tl设置为tl=0.5th,由阈值分位数p计算而得;
[0072] 文献1:GrigorescuC,PetkovN,WestenbergM.Contourdetectionbasedonnonclassical  receptivefieldinhibition[J].IEEETransactionsonImageProcessing,2003,12(7):729-739;
[0073] 下面将本实施例的轮廓检测方法与文献1提供的轮廓检测各项同性模型进行有效性对比,其中性能评价指标P采用文献1中给出的如下标准:
[0074]
[0075] 式中nTP、nFP、nFN分别表示检测得到的正确轮廓、错误轮廓以及遗漏的轮廓的数目,评测指标P取值在[0,1]之间,越接近1表示轮廓检测的效果越好,另外,定义容忍度为:在 5*5的邻域内检测到的都算正确检测;
[0076] 选取图1中4副经典图像进行有效性对比,分别采用文献1中的各项同性模型以及实施例1方法对上述4幅图进行轮廓检测,其中实施例1方法选用的参数组如表1所示,选取参数组中得到的最优结果进行对比;
[0077] 表1实施例1参数组表
[0078]
[0079]
[0080] 文献1中的各项同性模型采用如下参数:α={1.0,1.2};σ={1.4,1.6,1.8,2.0,2.2,2.4,2.6,2.8}; p={0.1,0.2,0.3,0.4,0.5};
[0081] 图1所示为分别为basket、elephant_2、goat_3、hyena共4副经典图像的原图、实际轮廓图、文献1方法检测的最优轮廓,实施例1方法检测的最优轮廓;如表2所示为上述4幅图像的文献1 方法检测的最优P值与实施例1方法检测的最优P值的对比;
[0082] 表2最优P值对比
[0083]
[0084] 从上述结果可以看出,不论从轮廓提取的效果上还是从性能指标参数上看,实施例1方法均优于文献1中的各项同性模型。

附图说明

[0037] 图1为实施例1轮廓检测方法与文献1方法的检测结果对比图
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