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自然背景下的梅花图像分割算法研究

张娟,  韩殿元,  黄心渊

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张娟, 韩殿元, 黄心渊. 自然背景下的梅花图像分割算法研究[J]. 北京林业大学学报, 2012, 34(3): 64-70.
引用本文: 张娟, 韩殿元, 黄心渊. 自然背景下的梅花图像分割算法研究[J]. 北京林业大学学报, 2012, 34(3): 64-70.
shu
ZHANG Juan, HAN Dian-yuan, HUANG Xin-yuan. Image segmentation of Prunus mume flower under natural background.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2012, 34(3): 64-70.
Citation: ZHANG Juan, HAN Dian-yuan, HUANG Xin-yuan. Image segmentation of Prunus mume flower under natural background.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2012, 34(3): 64-70.
shu

自然背景下的梅花图像分割算法研究

  • 1.

    1 江苏海事职业技术学院信息工程系2 北京林业大学信息学院

Image segmentation of Prunus mume flower under natural background.

  • 1.

    1 Department of Information and Engineering, Jiangsu Maritime Institute, Nanjing, 211170, P. R. China； 2 School of Information Science and Technology, Beijing Forestry University, 100083, P. R. China.

  • 摘要: 针对梅花数据的特点，提出一种基于自然背景下的梅花花朵分割算法TC(Texture Color)。该算法综合运用了分形纹理和颜色2种特征，有效分割背景图像中的干扰物，实现梅花图像分割。首先，采用双毯子方法计算图像的局部分形维数图，并对分形维数图采用大津阈值分割去除背景中大部分的干扰物；然后，利用颜色特征对剩余的干扰物进行有效分割。在采用颜色特征进行分割时，改进了色度直方图累加算法，并融合了饱和度特征，取得了很好的分割效果。在分割过程中，算法还采取了形态学操作、去噪和填充等处理技术，得到最终的分割结果。对9种梅花图像（每种20幅，共180幅）进行了分割实验，采用误分率对实验结果进行评价，并分别和2RGB模型分割方法、GrabCut算法进行了实验对比。实验结果表明：TC算法平均误分率控制在3%之内，比2RGB模型分割方法更加有效，并且该算法所耗费的时间比GrabCut算法要少很多而且无需人工交互。因此，本文提出的TC算法针对梅花图像的分割是非常有效的。
    Abstract: An algorithm TC (Texture Color) for automatically segmenting the Prunus mume flower image under natural background was proposed according to the appearance characteristics of P. mume flower. In the algorithm, two features, fractal texture and color were used to segment the interferents in the background. Firstly, the double blanket method was used to compute the local fractal dimension(LFD). Most interferents can be removed using otsu algorithm to segment the LFD image. Then the image was segmented using the relevant information of hue accumulative histogram and saturation histogram. To further improve the segmentation effects, some other operations were used in segmentation process, such as morphological operations, denoising and filling processing technology. The segmentation experiments and evaluation were made on a database of 180 P. mume images belonging to 9 different types (20 images for each type). The experimental results showed that the average probability of error can be controlled within 3% with our TC algorithm, which was better than the 2RGB model method. In addition, compared with the GrabCut algorithm, this method has higher performance and need less artificial interaction. So TC algorithm is effective in segmenting the P. mume image under natural background.
  • [1] 李松阳, 余杭, 罗清虎, 刘颖, 贺静雯, 林勇明, 王道杰, 李键.  洪涝诱发灾害干扰下受损恢复林地土壤颗粒的组成变化特征及多重分形分析 . 北京林业大学学报, 2020, 42(8): 112-121. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190388
    [2] 辛士冬, 姜立春.  利用分位数回归模拟人工樟子松树干干形 . 北京林业大学学报, 2020, 42(2): 1-8. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190014
    [3] 陈珠琳, 王雪峰, 孙汉中.  基于可见光-近红外图像的幼龄檀香全磷含量诊断 . 北京林业大学学报, 2019, 41(2): 88-96. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180214
    [4] 冯静静, 张晓丽, 刘会玲.  基于灰度梯度图像分割的单木树冠提取研究 . 北京林业大学学报, 2017, 39(3): 16-23. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160373
    [5] 卢倩倩, 王恩姮, 陈祥伟.  季节性冻融对机械压实黑土微团聚体特征的影响 . 北京林业大学学报, 2017, 39(3): 57-64. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160415
    [6] 白雪冰, 许景涛, 郭景秋, 陈凯.  基于改进C-V模型的木材表面缺陷图像分割 . 北京林业大学学报, 2015, 37(12): 108-115. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150198
    [7] 龚俊杰, 杨华, 邓华锋, 张慕博.  北京明长城森林景观空间结构的分形特征及稳定性 . 北京林业大学学报, 2014, 36(6): 54-59. doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2014.06.012
    [8] 丁杨, 张建军, 茹豪, 王丹丹, 李玉婷, 李志龙.  晋西黄土区不同林地土壤团聚体分形维数特征与土壤养分相关关系 . 北京林业大学学报, 2014, 36(4): 42-46. doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2014.04.011
    [9] 张娟, 黄心渊.  基于图像分析的梅花品种识别研究 . 北京林业大学学报, 2012, 34(1): 96-104.
    [10] 宋莎莎, 赵广杰.  木材宏、微观细胞堆砌构造图案的分形表征 . 北京林业大学学报, 2011, 33(4): 102-106.
    [11] 吴根松, 孙丽丹, 张启翔, 潘会堂, 蔡明.  基于近缘物种SSR引物和EST-SSR序列的梅花SSR引物开发 . 北京林业大学学报, 2011, 33(5): 103-108.
    [12] 罗蓓, 赵广杰.  分形理论在木材科学领域中的应用 . 北京林业大学学报, 2010, 32(3): 204-208.
    [13] 赵印泉, 潘会堂, 张启翔, 潘才博, 蔡明.  梅花花朵香气成分时空动态变化的研究 . 北京林业大学学报, 2010, 32(4): 201-206.
    [14] 王晓松, 黄心渊, 付慧.  复杂背景下的树木图像提取 . 北京林业大学学报, 2010, 32(3): 197-203.
    [15] 祁亨年, 陈丰农, 方陆明, 马灵飞.  一种基于形态学的木材导管图像分割方法 . 北京林业大学学报, 2008, 30(4): 12-16.
    [16] 吕英民, 曹亮, 张启翔.  不同种系梅花品种组织培养繁殖研究 . 北京林业大学学报, 2008, 30(3): 74-79.
    [17] 孙晓梅, 王玉杰, 张冰玉, 陈文汇, 李绍才, 李发东, 范丙友, 吕建雄, 李世东, 时尽书, 徐双民, 胡晓丽, 金小娟, 朱教君, 南海龙, 颜容, 高峻, 窦军霞, 肖生春, 杨振德, 翟明普, 潘存德, 张宇清, 谭伟, 康宏樟, 冯仲科, 三乃, 刘俊昌, 刘红霞, 孙海龙, 胡诗宇, 李建章, 张一平, 宋献方, 韩海荣, 肖洪浪, 骆秀琴, 周春江, 孟平, 师瑞峰, 张守攻, 王云琦, 谢益民, 朱清科, 苏晓华, 田小青, 李义良, 陆海, 王笑山, 李智辉, 岳良松, 刘昌明, 姜伟, 齐实, 齐实, 张雁, 杨志荣, 蔡怀, 赵博光, 赵双菊, 吴斌, 马钦彦, 周文瑞, 蒋佳荔, 张劲松, 齐力旺, 张岩, 张永安, 于静洁, 宋清海, 张德荣, 蒋湘宁, 朱金兆, 蒲俊文, 伊力塔, 赵有科, 葛颂, 姚山, 何磊, 褚建民, 吴庆利, 刘元, 康峰峰, 吕守芳, 石丽萍, 马超德, 杨聪, 曲良建, 崔保山, 刘鑫宇, 刘相超, 王建华, 王玉珠, 朱林峰, 田颖川, 胡堃, 唐常源.  重庆缙云山典型林地土壤分形特征对水分入渗影响 . 北京林业大学学报, 2006, 28(2): 73-78.
    [18] 张亚利, 张力平, 张春雨, 贾彩凤, 李笑吟, 何利娟, 王华, 杨永福, 李秀芬, 许月卿, 姜春宁, 赵广亮, 王献溥, 郭小平, 马履一, 曹金珍, 李长洪, 于占源, 赖巧玲, 何恒斌, 王勇, 于格, 钟健, 史军辉, 吕兆林, 林峰, 郭惠红, 郑彩霞, 王希群, 胥辉, 黄忠良, 杨明嘉, 赵秀海, 朱清科, 于顺利, 曾德慧, 朱教君, 王骏, 贾桂霞, 郝玉光, 孙长霞, 杨培岭, 习宝田, 李鸿琦, 赵博光, 邵晓梅, 王继兴, D.PascalKamdem, 毕华兴, 李悦, 尚晓倩, 鲁春霞, 姜凤岐, 杨为民, 丁琼, 欧阳学军, 王秀珍, 任树梅, 周金池, 包仁艳, 刘燕, 朱金兆, 郑景明, 李黎, 尚宇, 崔小鹏, 甘敬, 丁琼, 费孛, 张志2, 张榕, 陈宏伟, 王庆礼, 谢高地, 何晓青, 刘艳, 范志平, 张池, 蔡宝军, 刘鑫, 沈应柏, 贾昆锋, , 贾桂霞, , 刘足根, 沈应柏, 张中南, 纳磊, 鹿振友, 张方秋, 陈伏生, 李林, 周金池, 毛志宏, 唐小明, 李凤兰, 周小勇, 赵琼, 马玲, , 申世杰, .  基于RS和GIS的三峡库区林地变化及气候响应研究 . 北京林业大学学报, 2006, 28(4): 62-66.
    [19] 杨晓晖, 杜华强, 龙玲, 杨海龙, 李慧, 李景文, 刘震, 
    王保平, 殷亚方, 张一平, 侯亚南, 宋小双, 李景文, 黄国胜, 熊瑾, 李梅, 王明枝, 詹亚光, 饶良懿, 符韵林, 李全发, 张秋英, 马文辉, 刘文耀, 李妮亚, 吕建雄, 尹立辉, 耿晓东, 王洁瑛, 李俊清, 李俊清, 梁机, 赵敏, 窦军霞, 张克斌, 陆熙娴, 徐峰, 朱金兆, 韩海荣, 李吉跃, 陈晓阳, 秦瑶, 朱金兆, 王雪军, 范文义, 李发东, 乔杰, 刘雪梅, 陈晓阳, 赵宪文, 孙玉军, 唐黎明, 于贵瑞, 慈龙骏, 康峰峰, 欧国强, 毕华兴, 沈有信, 刘桂丰, 陈素文, 秦素玲, 齐实, 倪春, 李云, 李黎, 李凤兰, 魏建祥, 文瑞钧, 赵双菊, 马钦彦, 朱国平, 王雪, 李伟, 黎昌琼, 王玉成, 张桂芹, 蒋建平, 宋献方, 刘伦辉, 韦广绥, 任海青, 李伟, 孙涛, 宋清海, 杨谦, 张万军, 丁霞, , 李慧, 周海江, 孙志强, 孙晓敏, 刘莹, 李宗然, 
    .  基于Matlab遥感数据分形及地统计分析软件实现 . 北京林业大学学报, 2005, 27(5): 92-97.
    [20] 王鸿斌, 陈永亮, 李艳华, 郝朝运, 旷远文, 罗辑, 王安志, 徐秋芳, 张志, 杨丽韫, 宋瑞清, 吴娟, 卜崇峰, 刘海军, 张占宽, 程万里, 李贤军, 明军, 赵廷宁, 毕华兴, 王发国, 习宝田, 郭卫东, 骆有庆, 姜培坤, 谭秀英, 刘建梅, 叶华谷, 马洁, 刘国彬, 朱金兆, 温达志, 曹子龙, 张真, 刘一星, 陈天全, 程根伟, 马忠明, 张启翔, 李文华, 张璧光, 冀瑞卿, 陈玉福, 康向阳, 沈泉, 李伟, 李文军, 敏朗, 朱清科, 兰彦平, 裴铁, 郑翠玲, 温俊宝, 李笑吟, 周国逸, 程放, 邢福武, 孔祥波, 刘鹏, 孙保平, 沈佐锐, 何祖慰, 张宇清, 则元京, 刘世忠, 马其侠, 金昌杰, 李延军, 张志明, 姚爱静, 陈红锋, 冯继华, 丁国栋, 张德强, 金幼菊, 陶万强, 曹刚, 魏铁.  .梅 花 品 种 资 源 核 心 种 质 构 建 . 北京林业大学学报, 2005, 27(2): 65-69.
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出版历程
  • 收稿日期:  1900-01-01
  • 修回日期:  1900-01-01
  • 刊出日期:  2012-05-30

自然背景下的梅花图像分割算法研究

  • 1. 1 江苏海事职业技术学院信息工程系2 北京林业大学信息学院
  • 收稿日期: 1900-01-01
  • 修回日期: 1900-01-01
  • 刊出日期: 2012-05-30

摘要: 针对梅花数据的特点，提出一种基于自然背景下的梅花花朵分割算法TC(Texture Color)。该算法综合运用了分形纹理和颜色2种特征，有效分割背景图像中的干扰物，实现梅花图像分割。首先，采用双毯子方法计算图像的局部分形维数图，并对分形维数图采用大津阈值分割去除背景中大部分的干扰物；然后，利用颜色特征对剩余的干扰物进行有效分割。在采用颜色特征进行分割时，改进了色度直方图累加算法，并融合了饱和度特征，取得了很好的分割效果。在分割过程中，算法还采取了形态学操作、去噪和填充等处理技术，得到最终的分割结果。对9种梅花图像（每种20幅，共180幅）进行了分割实验，采用误分率对实验结果进行评价，并分别和2RGB模型分割方法、GrabCut算法进行了实验对比。实验结果表明：TC算法平均误分率控制在3%之内，比2RGB模型分割方法更加有效，并且该算法所耗费的时间比GrabCut算法要少很多而且无需人工交互。因此，本文提出的TC算法针对梅花图像的分割是非常有效的。

English Abstract

张娟, 韩殿元, 黄心渊. 自然背景下的梅花图像分割算法研究[J]. 北京林业大学学报, 2012, 34(3): 64-70.
引用本文: 张娟, 韩殿元, 黄心渊. 自然背景下的梅花图像分割算法研究[J]. 北京林业大学学报, 2012, 34(3): 64-70.
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ZHANG Juan, HAN Dian-yuan, HUANG Xin-yuan. Image segmentation of Prunus mume flower under natural background.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2012, 34(3): 64-70.
Citation: ZHANG Juan, HAN Dian-yuan, HUANG Xin-yuan. Image segmentation of Prunus mume flower under natural background.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2012, 34(3): 64-70.
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