一种改进的联合图像分解及边缘提取模型

基金项 目：陕西省 自然科学基础研究计划基金资助项 目（ １Ｊ ０ １；陕西省教育厅专项基金资 助项 目 １ Ｋ ０ ０ ；咸阳师范学院专项科研基 ２ １Ｅ １） ０ （Ｉ １ ５） Ｊ
金资助项 目（１ ＹＫ３ ３ ０ ＸＳ １ＸＳ ０ ， ９ ＹＫ３ ３ ０） 作者简介 ：张力娜（９ ８ ，女，讲 师、硕士 ，主研方 向：图像处理 ，小波分析 ；李小林 ，讲 师、硕士 １ ７ 一）
光 图像 匹 配 不 能 达 到预 期 效 果 。 由 图 ５可 知 ，原 始 图像 上难
配。图 ６为互信息方法的配准结果 ，配准结果也难 以达到准
确 匹 配 的效 果 。
图４ 、图 ５和图 ７ 特征点 匹配 的具体数据见表 １ 。其中， 特征点数 ３ ４９ 表示 ３４个可见光 图像特征点、 ６ ５／６ ５ ９ 个红外 图
本文首 先构建 了一个 与灰度 与整体 轮廓 无关 的鲁棒 角
点 特 征 描 述 ， 而 避 免 红 外 与 可 见 光 成 像 灰 度 特 性 差 异 对 配 从
［］ 张连怡，王爱平，万国伟，等．基于 ＳＦ 的三视 图像特征 匹配 ２ ＩＴ
算法［Ｊ 计算机 工程， ０ ８ ３ （３： ７ —７ ． Ｊ ｌ ２ ０ ，４ １） １７１９
Ｘｉｎ ａ ｇ ｒ ａ ｉｅｓ ｙＸｉ ｙ ｎ １０ ０ Ｃ ｉａ ａｙ ｎ Ｎｏ ｌ ｖｒｉ ， ａ ａ ｇ７ ２ ０ ， ｈｎ ） ｍ Ｕｎ ｔ ｎ
［ ｂ ｔ ｃ］Ｓｎｅ ｈ ｏ ｅ ｃ ｍ ｉ ｎ ａｅｄｃ ｍ ｏｉｏ ｄ ｅ ｘｒ ｔ ｎｉｎ ｔ ｏｄｅ ｏ ｇ ｒｃｓ ｎ ｏ ｐ ｘｉ ａ ｅ ｔ ｓ ａ ｅ Ａ ｓ ａｔ ｉ ｅ ｄ ｌ ｏ ｂ ｉ ｉ ｇ ｅｏ ｐ ｓｉ Ｈ ｔ ｅ ｇ ｔ ｃ ｏ ｏ ｇｏ ｎ ｕｈｉ ｐｏｅｓ ｇｃ ｍ ｌ ｇ．ｈ ｐｒ ｒ ｃｔ ｍ ｎ ｇｍ ｔｎ ｉ ｈ ｅ ａｉ ｓ ｎ ｉ ｅ ｍ ｉｐ
提 出的扩散张量（ ｔ ｎｔ ｎｌｏ ｒａｏ Ｃ ｍ ｕ ｒ ｉ ｏ ， ９ ９Ｎ ． 对模型中边缘 ６ Ｉ ｅ ａ ｏａ Ｊｕ ｌ ｆ ｏ ｐ ｔ ｓ ｎ １ ９ ， ｏ ） ｎｒ ｉ ｎ ｅＶ ｉ ２ 的正则项进行 改进 ，使其能分别在梯度方 向和沿边缘方
向控制边缘 ｂ的扩散率 。数值实验结果表明 ，改进模型可提高边缘 提取 的准确性 ，降低奇异性 。
［］ 陈 ３ 洁，付冬梅 ，刘 燕 ．基于相似三 角形匹配 的红外 与可见
光 图 像 配 准 方 法 ［ｌ激 光与 红 外 ， ０ ０ ４ （）２ ５２ ８ Ｊｌ ２ １， ０２： １－ １．
准 的影 响 ；其次推导 了基于 Ｌ Ｆ 的仿射估计 方程 ，并对 ＯＨ
Ｌ Ｈ 进行 了关联特征 点集划分 ， Ｏ Ｆ 消减 了基于点集 匹配假设
关健词 ：图像分解 ；边缘提取 ；梯度 ；扩散率 ； 散张量 ；偏微 分方程 扩
Ｉ ｐ ｏ ｅ ｏ ｅ ｍ ｂ ｎ ｎ ｍ ａ ｅＤｅ ｏ ｐ ｓｔｏ ｔ ｍ ｒ ｖ ｄＭ ｄ ｌ Ｃｏ ｉ ｉ ｇＩ ｇ ｃ ｍ ｏ ｉ ｎ ｗｉｈ ｉ
Ｅｄｇ ｔ ａ ｔｏ ｅＥｘ ｒ ｃ ｉ ｎ
ｒ ｇ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｏｆ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ，ｅ ａ ｌ ｇ ｒ ｓ ｅ ｔ ｌ ｎ ｈ ｒ ｄ ｅ ｔ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ ａｏ ｇ ｔ ｅ ｅ ｇ ｉｅ ｔ ｎ ｔ ｏ ｔｏ ｈ ｄｇ ｂ ｄ ｆｕｓｏ ａ ｅ ｅ ｕｌｒｚ ｔｏ ｈ ｄ ｌ ｎ ｂ ｉ ￣ ｐ ｃｉ ｙ ｉ ｔ ｅ ｇ ａ ｉ ｎ ｉｅ ｔｏ ｎ ｌｎ ｈ ｄ ｅ ｄ ｒ ｃ ｉ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｅ ｅ ｅ ｉｆ ｉ ｎ ｒ ｔ ． ｎ ＇ ｖｅ ｏ
收藕 日期 ：２ １一 ｌ ０２叭一 ７
＇ 回 日 ：２ １—３１ ｜ ｝ 期 ０２０— ４
Ｅｍａ ： ｉ ｙ ｌ＠１３ ｏ — ｉ ｒ ｋ— ｌ ６． ｒ ｌ ｃ ｘ ｃｎ
第３ 卷 ８
第 １ 期 ５
谢 辉 ，刘
浏 ，李建勋 ：基于局部结构特征 的红外与可见光 图像 匹配
２３ ３
由图 ４可知 ， ＩＴ特征点在红外与可见光图像上的分布 ＳＦ 具有 明显 的差异 ，显示 了基于局部灰度特征 点的红外与可 见
１ 概 述
一
２ 相关研究
Ｖ ｓ ｅｅＬＡ和 Ｏｓｅ 提出的卡通一 ｈｒ Ｊ Ｓ 纹理分解模型如下
幅 自然 图像 中往往 同时含有纹理、边缘 等信息 ，提取
这些有 用的信息则是图像处理领域中的重要工作 。Ｖ ｓ ｅｅＬ Ａ
和 Ｏ ｈｒ 基于 总变差最小化模型…及振荡函数空间理论Ｌ ｓｅ Ｊ Ｓ ２ Ｊ 提 出了卡通． 纹理分解 的模型＿，该模 型能将图像中的卡通 部 ｊ Ｊ
像 特 征 点 ；０７表 示 ７组对 应 点里 有 ０组 正 确 匹 配 。 ／
以检测到足够数量的角点 ，此外 ，一些关键 角点 也没有成 功
检 测 出 来 ， 用 角 点结 合 ＳＦ 使 ＩＴ算 子 的方 法 也 发 生 了 明显 的 失
表 １ 不 同方法 的特征点 匹配结果
６ 结束 语
像 ，ｖ 为纹理图像 ，６ 为卡通图像的边缘 。
为此 ，本文利用文献［】 出的扩散张量，同时考虑梯度 ８提 模大小和梯度方向的特性 ，对文献［】 出的联合图像分解及 ７提
边缘提取模 型进行改进 。
３ 改进的联合图像分解及边缘提取模型
由变分法基本原理可得模型（） Ｅ ｌ － ａｒｎ ｅ方程 ： ２ 的 ｕ ｒ ｇａ ｇ ｅＬ
ｐｏ ｏｅ ｎｉ ｒｖ ｄｍｏ ｅ． ｈ ｉｕ ｉｎｔｎｏ ｙＷｅｅｅｔｎｅ ｔ ｎ ｌ ｏｍａ ｏ ｏ ｕｅ ｉｉｎ １ ９， ．）ｉｕ ｅ ｏｉ ｒｖ ｄ ｅｂ ｒｐ ｓｓ ａ ｍｐｏ ｅ ｄ１Ｔ ｅｄｆ ｓ ｅ ｓｒ ｉ ｒ（ ｔ ｉ ａ Ｊ ｕ ｌ ｆ ｍｐｔｒＶｓｏ ， ９ Ｎｏ２ ｓ ｓｄｔ ｆ ｏ ｂ ｋ １ ｍａｏ Ｃ ９ ｍｐｏ ｅｅｇ
中圈分类号：Ｔ ９１３ Ｐ１ ７ ．
种 改进 的联 合 图像 分 解 及 边 缘提 取模 型
张力娜 ａ ， ｂ Ｊ李小林
（ 阳师范学院 ａ 数学与信息科 学学院 ； ． 咸 ． ｂ 图形图像处理研究所 ，陕西 咸阳 ７ ２ ０） １０ ０
摘
要： 针对联合 图像分解及边缘提取模型对复杂纹理图像提 取的边缘信 息不完整 、 存在奇异点等问题 ， 提出一种 改进模 型。 利用 Ｗｅ ｋｒ ｉ ｅ ｃ ｔ
五 ， Ⅳ 一！２ｄ ＋ 一 一ｌ ｒ 膳 ｕ， ￣ ｇ＋ ｓ ／ （） ２
复杂 的纹 理图像处理 的效果还不是很理想 ，如 ：提取 的边缘
信 息不够 完整 、有奇异 ＞ ， 为 通图 ， 数叩 ） ／＋ 参 ０ （ ） 卡
第３ ８卷 第 ｌ 期 ５
Ｖ０ ．８ １３
・
计
算
机
工
程
２１ ０ ２年 ８月
Ａｕｇ ｓ ｕ ｔ ２０１ ２
Ｎ Ｏ．５ １
Ｃｏｍｐｕ ｅ ｇｉ ｅ ｉ ｔｒＥｎ ｎｅ ｒｎｇ
图形 图像处 理 ・
一
文章编号；ｌ０＿ ４８ ０２ ５ ＿ ２ －２ 文献 码： ００＿ ２ ２１ １＿０ ８ ｏ ＿３ （ ） ＿２ — 标识 Ａ
Ｔ ａ ｓ ｏ ＡＭＩ １ ８ ， （ ）６ ９ ６ ８ ｒｎ ． ｎＰ ， ６ ８６： ７—９ ． ９
［］ Ｈ ｒ ｌ ，Ｚｓｅｍａ Ｍｕｔ ｌ Ｖｉ Ｇｅｍｅｒ ｎ Ｃ ｍｐ ｔｒ ７ ａｔ ｙ Ｒ ｉ ｒ ｎ Ａ． ｌｐｅ ｅ ｅ ｓ ｉ ｗ ｏ ｔ ｉ ｏ ｕｅ ｙ Ｖ ｓ ｎＭ］Ｃａ ｒ ｇ ， Ｋ： ｍｂｉｇ ｎｖｒｉ ｒｓ， ０ ３ ｉｉ ［ ． ｍｂｉ ｅ Ｕ Ｃａ ｒ ｅＵ ｉｅｓｙＰｅｓ２ ０ ｏ ｄ ｄ ｔ ［］ Ｆｓｈｅ ８ ｉｃｌｒ Ｍ Ａ，Ｂ ｌｓ Ｃ，Ｒ ｎ ｏ Ｓ ｍｐｅ Ｃｏｓｎｕ ：Ａ ｏｌ Ｒ ｅ ａ ｄ ｍ ａ ｌ ｎ ｅｓｓ
［ ｙｗｏ ｄ ｉ ｇ ｅｏ ｏｉｏ ；ｄ ｅｅｔ ｃｉｎ ｇａ ｉｎ； ｉｕ ｉｎｒｔ； ｉｕ ｉｎｔ ｓｒｐｒｉｌ ｉｅｅ ｔ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ ｍａｅｄｃ ｍｐ ｓ ｉｎ ｅｇ ｘｒ ｔ ； ｒｄｅ ｔｄｆ ｓ ａ ｄｆ ｓｏ ｎｏ； ａｔ ｆ ｒｎｉ ｌ ｔ ａ ｏ ｏ ｅ ｅ ａｄ ａ ＤＯｈ １ ． ６ ／ｉ ｎ１０ —４ ８２ １．５０ ４ Ｏ３ ９ｊｓ ． ０３ ２ ．０ ２１．６ ９ ．ｓ ０
Ｇ（ｇｇ ＝ｌ ｌ 一一 一 ｌｘ ＋ ，，） ｆ“ 刈， “ａ ｇ ａ ｙ “ｌ Ｖ＋ ｇ ａ ｄ
分和纹理部分分开 ，这样从卡通部分提取 的图像轮廓信息就 不会受到纹理信息的干扰。但是 ，由于一些边缘信息与纹理 信息有相近的梯度 ，以至图像的分解不彻底 ，从而提取的边 缘信息会有较大误差。在 Ｖ ｓ 和 Ｏ ｈｒ ｅｅ ｓｅ 分解模型 的基础上的 改进有使用 Ⅳ 范数ｌ、Ｂ ４ ＭＯ 范数 的方法和基于形态学成 Ｊ
其中， ＝ｄｖ 参数 ， ０， ÷ 。 ｉｇ， ／ １＞ Ｐ＿ ｏ ，ｆ与 玑 的关系为：
ｆ＝ｎ ｖ ，Ⅳ为卡通 （ ＋＋ 分片光滑） 图像 ， 为纹理 图像 ，ｗ
则是被磨掉 的噪声或小部分纹理 。 文献［】 出的联合图像 分解 及边缘提取模型如下： ７提
Ｇ“ 。２） “。．＋６１） 』Ｉ 『 （ｇｇｂ＝ ６ｖＩ （ ）＋ ７Ｖ） ，，， ｌ — ７ 十 （
的 空 间 复 杂 度 ； 后 给 出 了基 于 Ｌ ＨＦ的 红 外 与 可见 光 匹 配 最 Ｏ
［ 施颖 琦 ， ４ ］ 顾力栩 ． 基于 互信 息多步骤 优化 的医学 图像配准 ［ ． Ｊ ］
计算机工程， ０ ６ ３ （２ ：８ —８ ． ２ ０ ， ２２ ） １ ７１８
方法 。实验结果表明 ，对 于室内与室外等各种 环境 下的红外 与可见光匹配问题 ，该方法可 以有效提取红外与可见 光图像 中的匹配对应点对 ，同时避免 ＿其他特征点 匹配 方法 的缺 陷 ｒ 和失效问题 ，并且降低原 始点集假 设匹配的复杂度 ，具有 实 际 的可行性 。 Ｆ一步将分析 角度近 似误差对估计 方程精度 的 影响 ，并考虑边缘的修补 ，将 含有隐含连接 关系的边缘轮廓 链 进行 连接 ，以进一步减小 匹配假设的复杂度。