胡文瑾,王維蘭,劉仲民(.西北民族大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院,甘肅 蘭州,730030;.蘭州理工大學(xué) 電氣工程與信息工程學(xué)院,甘肅 蘭州,730050)
結(jié)合領(lǐng)域知識(shí)和多特征表示的唐卡破損區(qū)域分割算法
胡文瑾1,2,王維蘭1,劉仲民2
(1.西北民族大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院,甘肅 蘭州,730030;
2.蘭州理工大學(xué) 電氣工程與信息工程學(xué)院,甘肅 蘭州,730050)
針對(duì)佛像類唐卡中出現(xiàn)的一致性破損區(qū)域的分割進(jìn)行研究。首先對(duì)頭光區(qū)域投影,利用一維函數(shù)對(duì)稱性檢測(cè)方法得到圖像的對(duì)稱軸,提出基于對(duì)稱軸的分塊分割方法得到初始分割結(jié)果;然后利用Gabor變換提取紋理特征,結(jié)合Lab空間顏色特征,構(gòu)造多尺度多特征集合,最后采用K最近鄰分類算法(K-Nearest Neighbor,KNN)得到一致性破損區(qū)域的模板。研究結(jié)果表明:該方法對(duì)于具有對(duì)稱性的佛像類破損唐卡圖像中出現(xiàn)的一致性破損區(qū)域的分割效果良好。
唐卡;一致性破損區(qū)域;圖像分割;鏡像對(duì)稱;多特征表示
唐卡是用彩緞裝裱而成的卷軸畫,歷來被藏族人民視為珍寶,是藏族文化中最為著名的一種宗教藝術(shù)品。但由于制作材料以及保存不當(dāng)?shù)仍?,隨著時(shí)間的推移,部分珍品出現(xiàn)了顏料龜裂、褪色和脫落等損害,亟待搶救和整理。采用數(shù)字化修復(fù)的手段不僅為畫師進(jìn)行手工修復(fù)提供借鑒,而且還可以彌補(bǔ)手工修補(bǔ)的缺陷,近年來受到了研究者的廣泛關(guān)注[1-3]。工作者首先手工選定破損區(qū)域即待修復(fù)區(qū)域,采用基于紋理合成、變分偏微分方程或稀疏表示的方法對(duì)其進(jìn)行修復(fù),取得了較理想的效果。但對(duì)于那些破損區(qū)域比較復(fù)雜的圖像、手工標(biāo)注難度較大,因此,破損區(qū)域的自動(dòng)分割顯得尤為必要。圖像分割作為前沿學(xué)科充滿了挑戰(zhàn),研究人員不斷將相關(guān)領(lǐng)域出現(xiàn)的新理論和新方法應(yīng)用到圖像分割中。徐勝軍等[4]提出了一種基于融合邊緣特征的區(qū)域MRF模型的圖像分割方法,利用局部區(qū)域信息建立了局部空間加權(quán)的GMM模型,同時(shí)建立了GMM模型參數(shù)的估計(jì)算法,把圖像的邊緣特征有效融合到區(qū)域MRF模型中。李傳龍等[5]采用虛擬的符號(hào)距離函數(shù),依靠待檢測(cè)目標(biāo)局部灰度高斯加權(quán)均值來驅(qū)動(dòng)活動(dòng)輪廓的演化,提出了一種能夠分割灰度不均勻圖像的新穎活動(dòng)輪廓模型。張澤均等[6]利用方向邊緣強(qiáng)度信息,建立了一種新的邊緣懲罰SAR圖像分割模型。曹家梓等[7]利用分?jǐn)?shù)階微分運(yùn)算提取圖像紋理細(xì)節(jié)和邊緣輪廓信息,與灰度共生矩陣提取的紋理空間分布特征相結(jié)合,獲得了完備的圖像紋理信息,在分割后處理過程中利用模糊熵準(zhǔn)則對(duì)分割結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。上述方法都針對(duì)特定的方法或問題提出了效果良好的圖像分割模型,許新征等[8]進(jìn)一步指出,面向?qū)iT領(lǐng)域的應(yīng)用也是圖像分割技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。然而唐卡圖像結(jié)構(gòu)復(fù)雜、紋理豐富,破損區(qū)域有時(shí)和周圍像素灰度比較接近,有時(shí)表現(xiàn)為細(xì)小的劃痕,和圖像中固有的紋理單元無法區(qū)分,單純的基于灰度或顏色信息的圖像分割,在整幅圖像中利用邊緣或?qū)ふ议撝祷蚓垲?,忽略了唐卡圖像的紋理結(jié)構(gòu)、布局等語義信息勢(shì)必造成結(jié)果的不準(zhǔn)確,所以尋找適合唐卡圖像的分割方法尤為重要。胡文瑾等[9]對(duì)于唐卡中出現(xiàn)的垂直(或水平)方向的細(xì)微折痕進(jìn)行了自動(dòng)檢測(cè)算法研究。劉華明等[10]對(duì)灰度唐卡圖像中出現(xiàn)的色彩脫落的斑塊進(jìn)行檢測(cè),利用閾值分割、形態(tài)學(xué)分割、分塊分割得到潛在破損區(qū)域,然后通過去除小面積區(qū)域、結(jié)合領(lǐng)域知識(shí)最終得到了斑塊破損結(jié)果。但是小面積區(qū)域和偽破損區(qū)域的剔除須依靠較多的人工交互,自動(dòng)化程度不高,此外,領(lǐng)域知識(shí)如何獲取并應(yīng)用于圖像破損區(qū)域分割中并沒有提及。本文作者充分利用唐卡圖像構(gòu)圖、布局的領(lǐng)域知識(shí),在提取對(duì)稱軸的基礎(chǔ)上,首先進(jìn)行基于對(duì)稱軸的分塊分割,得到破損區(qū)域潛在的初始分割結(jié)果;考慮到唐卡圖像結(jié)構(gòu)特征明顯、紋理豐富、顏色多樣的特點(diǎn),在初始分割的基礎(chǔ)上,提取紋理和顏色特征,構(gòu)造融合多尺度、多特征的分類器,通過分類最終得到表征破損區(qū)域的模板。
唐卡藝術(shù)歷史悠久,目前13世紀(jì)以前的作品存世量已經(jīng)很少,多數(shù)是17世紀(jì)及18世紀(jì)的作品。隨著時(shí)間的推移,唐卡都或多或少地受到損害,其主要表現(xiàn)為唐卡質(zhì)地變脆、褪色、顏色脫落、霉菌、折皺和蟲蛀等。出現(xiàn)這些損害的原因一方面是由于唐卡的制作材料(主要是紡織品如動(dòng)、植物纖維)、顏料以及白粉,易受濕度的影響出現(xiàn)起皺、變色和顏料龜裂;受光輻射易造成顏料的褪色;受霉菌的影響出現(xiàn)顏料脫落;受蟲蛀的影響出現(xiàn)文物孔洞等。另一方面,是由于人為有意識(shí)或無意識(shí)的破壞造成的折裂或顏料脫落等。然而不管是哪種形式,從圖像處理角度來看,破損區(qū)域處相比其周圍像素均出現(xiàn)了較大的灰度突變。
唐卡圖像題材眾多,涉及包括宗教、歷史、風(fēng)土人情、神話、建筑、歷法和藏醫(yī)藏藥等,從整體上看,反映宗教內(nèi)容的畫卷占總存量的80%以上。而唐卡的繪制必須嚴(yán)格遵守宗教儀軌而不能自由創(chuàng)作,如人物造像應(yīng)該按照《造像度量經(jīng)》等經(jīng)書中規(guī)定的比例[11];同時(shí)在唐卡繪制過程中也積累和沉淀了畫師歷代傳承的藏族、漢族、印度、尼泊爾的藝術(shù)傳統(tǒng)和審美趣味,并最終形成了固定的審美范式,例如唐卡的“構(gòu)圖嚴(yán)謹(jǐn)、講究對(duì)稱”。由此,在圖像分割時(shí)若能利用唐卡圖像的這一領(lǐng)域知識(shí),將會(huì)極大地提高分割的準(zhǔn)確性。另一方面,通過對(duì)破損區(qū)域的底層特征進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn):1)破損從形狀上分為塊狀、斑點(diǎn)或線狀。不管是哪種形式,都屬于非紋理。而在唐卡中不同的紋理特征尺度不同,如在表現(xiàn)本尊時(shí)往往其身光后包含了細(xì)小的線條,需要在小尺度下進(jìn)行分析;而祥云、法器、坐臺(tái)及裝飾紋樣等圖形,需要對(duì)其在大尺度下進(jìn)行分析。2)破損區(qū)域的灰度特征表現(xiàn)為與周圍像素相比較暗的區(qū)域,或者較亮的區(qū)域,并且從全局上呈現(xiàn)為一個(gè)或有限個(gè)顏色一致的區(qū)域,故顏色特征在后續(xù)分割過程中也不容忽視。為此,綜合考慮紋理和顏色特征,共同組成特征集合,通過構(gòu)造分類器對(duì)初始分割結(jié)果圖像分類可以有效地獲取破損區(qū)域的模板。綜上所述,針對(duì)佛像類唐卡中出現(xiàn)的一致性破損區(qū)域,本文作者提出自動(dòng)分割算法,具體過程如圖1所示。
2.1破損區(qū)域初始分割
初始分割希望盡可能地包含破損區(qū)域的全部信息,由于破損區(qū)域與周圍像素顏色相差不多,若在整幅圖像中只采用1個(gè)閾值,則勢(shì)必會(huì)丟失部分破損區(qū)域。分塊分割法自左向右、自上而下地對(duì)圖像進(jìn)行矩形分塊[12],然后在各塊內(nèi)再閾值化分割,從而最大程度地保留了破損信息。但是這類方法忽略了圖像中包含的對(duì)象信息,易將1個(gè)目標(biāo)分成多個(gè)區(qū)域,并為后續(xù)的處理帶來困難;基于對(duì)象的分塊分割[13]對(duì)于包含物體單一的圖像取得了較好的效果,但是唐卡圖像中的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、包含對(duì)象眾多,該類方法的直接應(yīng)用存在一定困難。然而,唐卡圖像在構(gòu)圖時(shí)存在對(duì)稱性,尤其是佛像類,為此,本文以對(duì)稱軸為基準(zhǔn)采用分塊采樣的策略進(jìn)行初始分割。
圖1 唐卡破損區(qū)域分割流程圖Fig.1 Flowchart of segment damaged regions of Thangka
考慮到唐卡圖像大多為左右對(duì)稱,以對(duì)稱軸l為軸,將圖像可分為左右2部分,即,fL為左邊圖像的灰度,fR為右邊圖像的灰度。以l為基準(zhǔn)分別向左右邊界延伸,分塊時(shí)每次選取圖像塊,其中sL,sR分別為的像素塊。為了有效地處理,邊界采用補(bǔ)0的方法來擴(kuò)充。
2.1.1對(duì)稱性檢測(cè)
對(duì)稱性檢測(cè)算法大致分為2類:基于全局特征的和基于局部特征的方法。全局特征[14-16]將整個(gè)圖像看作1個(gè)信號(hào)從中尋找對(duì)稱的模式,對(duì)于包含單一物體或者背景沒有太多干擾的圖像取得了較好的效果;基于局部特征的方法利用圖像中的邊緣、輪廓、邊界點(diǎn)和局部不變特征通過從特征集合中分組對(duì)稱特征來尋找對(duì)稱軸[17-19]。然而唐卡圖像構(gòu)圖復(fù)雜,包含眾多物體(祥云、花卉、法器等),現(xiàn)有的基于全局特征的對(duì)稱性檢測(cè)算法在唐卡圖像中很難直接使用;而基于局部特征的對(duì)稱性檢測(cè)算法得到的潛在具有對(duì)稱性的特征集合數(shù)量太大。事實(shí)上在佛像類唐卡中,大多以主尊為中心,四周密密麻麻對(duì)稱地畫出大量繁雜的人物、建筑、山水和花卉等,而在主尊,如佛陀、菩薩、圣者的頭頂和身后,都籠罩著一道輝煌的靈光圈,分別稱為頭光和背光。雖然不同年代的唐卡畫像在處理頭光、背光圖案樣式上略有不同,但是頭光大多表現(xiàn)為顏色單一、穩(wěn)定的環(huán)形區(qū)域。因此,首先將頭光區(qū)域的范圍大致圈定出來,如圖2所示,分別顯示了佛像繪畫中3種具有代表性(發(fā)髻、寶冠、僧帽)的頭飾特征的結(jié)果。
若能檢測(cè)到圖2所示圖像的對(duì)稱軸,則整幅圖像的對(duì)稱軸就可以尋找出來。在唐卡圖像繪制的過程中,頭光以額際為中心環(huán)罩頭部,可是額際與佛像人物的面部特征一樣,單獨(dú)提取十分困難;眼睛或眉毛區(qū)域相對(duì)其他區(qū)域的特征較為明顯(如圖3(a)和圖3(c)所示),但是對(duì)于頭飾為寶冠的一類唐卡,眼睛或眉毛的定位也很復(fù)雜(頭飾與眼睛、眉毛都為面部復(fù)雜度最大的區(qū)域,如圖3(b)所示)。因此,本文的想法是尋找頭光區(qū)域,結(jié)合文獻(xiàn)[20]中的理論提取該區(qū)域的對(duì)稱軸。
圖2 唐卡頭像的頭部區(qū)域Fig.2 Head regions of Thangka
圖3 頭部區(qū)域的邊緣Fig.3 Edge of head region
以圖2(a)為例,將其轉(zhuǎn)化為灰度圖像后采用基于劃分的聚類算法k-means對(duì)其進(jìn)行分割,設(shè)定k=4個(gè)初始聚類的種子點(diǎn),通過計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)與聚類中心的歐氏距離,選擇最近的類別歸類,并對(duì)聚類中心進(jìn)行更新,反復(fù)迭代直到聚類中心點(diǎn)不再變化為止,最終得到圖4(a)所示的分割結(jié)果圖。鑒于在頭部區(qū)域中頭光部分的顏色穩(wěn)定,像素點(diǎn)數(shù)眾多,在最終得到的這k個(gè)類中,選擇像素點(diǎn)數(shù)目最多的顏色穩(wěn)定性區(qū)域,如圖4(b)所示。
將頭光像素點(diǎn)沿著垂直方向疊加投影,則其函數(shù)S(i)為
式(1)所得的垂直方向投影記為一維函數(shù)S( x),對(duì)稱軸的坐標(biāo)為,其中對(duì)稱區(qū)域的寬度為w,投影后的一維函數(shù)的寬度為W,則S(u)是以xs為坐標(biāo)原點(diǎn)的函數(shù)。由于任意函數(shù)可以表示為奇函數(shù)與偶函數(shù)的和,故S(u)的奇函數(shù)(o(u))和偶函數(shù)(e(u))分量分別為:
若偶函數(shù)所占比例大,則說明一維函數(shù)對(duì)稱性明顯。將偶函數(shù)分量歸一化得
因此,對(duì)稱性測(cè)度Ssymmetry可定義為[20]
2.1.2基于對(duì)稱性的分塊分割
最大類間方差法(OTSU)是1種自適應(yīng)的閾值確定算法,它按圖像的灰度特性,將圖像分成背景和目標(biāo)2個(gè)部分。若背景和目標(biāo)間的類間方差較大,則表明這2部分的差別越大。當(dāng)部分目標(biāo)或背景被錯(cuò)分,就會(huì)導(dǎo)致這2部分的差別變小。因此,若某個(gè)分割閾值使類間方差最大,則意味著該分割錯(cuò)分的概率最小,分割的效果最為理想。本文在圖像分塊采樣的基礎(chǔ)上,采用OTSU的方法完成圖像分塊分割,也避免了當(dāng)目標(biāo)所占的比例較小時(shí),圖像分割效果不好的缺點(diǎn)。
圖5對(duì)比顯示了基于對(duì)稱軸的OTSU分塊分割和普通的OTSU分塊分割的結(jié)果圖像。由圖5可知:本文提出的分塊策略分割的結(jié)果結(jié)合了唐卡圖像構(gòu)圖的領(lǐng)域知識(shí),包含的偽破損點(diǎn)少,能更好地表示破損區(qū)域。
2.2多尺度多特征融合的破損分割
在完成基于對(duì)稱軸的分塊分割之后,破損區(qū)域的全部信息已經(jīng)包含在背景部分或者物體部分中了,然而在1幅畫作中,真實(shí)的破損形式眾多,特征千差萬別,欲獲得所有破損區(qū)域的模板還必須采用人工輔助的方法。為此,本文針對(duì)顏色或紋理特征具有一致性的破損區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)分割。首先利用Gabor濾波器提取圖像的紋理特征,Gabor變換是一種有效的多尺度分析工具,具備分析圖像局部細(xì)微變化的能力,可以很好地表征唐卡圖像中的不同尺度下的紋理。圖像Gabor特征可通過將輸入圖像與Gabor小波濾波器組卷積得到,即:
圖4 對(duì)稱軸提取過程Fig.4 Extraction process for symmetric axis
圖5 基于對(duì)稱軸的分塊分割結(jié)果Fig.5 Results of block segmentation based on symmetric axis
式中:λ為正弦函數(shù)波長(zhǎng);θ為Gabor核函數(shù)的方向;φ為相位偏移;σ為高斯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差;γ為空間的寬高比是Gabor核高斯函數(shù)的縱橫比,它的范圍在0.23~0.92;x和y為給定位置的圖像坐標(biāo);xˊ和yˊ為旋轉(zhuǎn)之后的坐標(biāo);i為虛數(shù)單位。
在提取圖像紋理特征時(shí),由于Gabor響應(yīng)的幅值信息表征了圖像的能量譜,而這種能量譜又是圖像局部所具有的,并在圖像真實(shí)邊緣附近具有良好的光滑性,因而可以較好地反映圖像的特征,所以進(jìn)一步計(jì)算圖像的幅值響應(yīng)作為最終的圖像紋理特征向量為的實(shí)部分量,為的虛部分量。
色彩美是唐卡繪畫藝術(shù)的一大特色。從色彩運(yùn)用上:金唐卡以金色為底,上面用黑線勾畫;紅唐卡以紅色為底色;黑唐卡在漆黑的底色上大量勾金;彩唐則以淺藍(lán)、紅色、黃色和綠色、金色運(yùn)用最多。且唐卡色彩分布相對(duì)勻稱。因此,顏色特征信息的也應(yīng)該作為提高識(shí)別破損區(qū)域的特征之一。對(duì)于顏色特征的提取,考慮到像素點(diǎn)的顏色差距應(yīng)該與人眼視覺感覺到的差別相一致,故將RGB空間轉(zhuǎn)換為CIE Lab顏色空間進(jìn)行處理,具體轉(zhuǎn)換過程為
則CIE Lab空間的亮度L分量,以及有關(guān)色彩的a,b分量分別表示為
為了驗(yàn)證文中方法的可行性和優(yōu)越性,采用Matlab編寫了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)程序,并與二值化、聚類和文獻(xiàn)[10]的分塊分割方法進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)中,參數(shù)選擇,1/λ是Gabor濾波器的中心頻率取{0.1,0.3,0.5};參數(shù)σ與濾波器的帶寬有關(guān),實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)σ=0.5時(shí),濾波效果最為理想。
圖6所示為1幅受到光輻射的影響造成破損的釋迦牟尼佛唐卡圖像,正中人物從頭部、身部橫向存在多處顏料的褪色。圖6(b)~(d)所示分別為塊大小為16像素*16像素的基于對(duì)稱軸的分塊分割、聚類以及二值化分割的結(jié)果。由圖6(b)~(d)可以看出:本文基于對(duì)稱軸的分塊分割效果最好,這是因?yàn)榉謮K分割粒度與其他方法相比較細(xì),因此更好地表征了原始圖像中的細(xì)節(jié),剔除了未破損點(diǎn),為后續(xù)的再分割奠定了良好的基礎(chǔ)。圖6(e)所示為分塊分割后白色區(qū)域覆蓋的原始圖像,采用本文多尺度多特征的分類算法得到結(jié)果圖像(如圖6(f)所示),利用形態(tài)學(xué)運(yùn)算后去除小面積區(qū)域后得到結(jié)果如圖6(h)所示,可以看出結(jié)果圖像包含了原始圖像中的破損區(qū)域。
圖6 唐卡1圖像破損區(qū)域分割結(jié)果Fig.6 Result of damaged regions segmentation of Thangka 1
圖7所示為1幅由于顏色脫落造成破損的不動(dòng)佛唐卡圖像。首先對(duì)比初次分割的效果(如圖7(b)~(d)所示)。由圖7(b)~(d)可以看出:本文提出的基于對(duì)稱軸分塊分割方法比文獻(xiàn)[11]提出的分塊分割方法能更好地分割出圖像的破損區(qū)域,并且誤分區(qū)域最少。與二值化相比,可以看出在菩薩的面部區(qū)域,本文算法取得了最好的效果,同時(shí)背景區(qū)域的分割也是最大程度地包含了唐卡繪作的祥云部分,因而最有效。在二次分割時(shí),通過多尺度多特征的分類算法挑選出了破損區(qū)域,考慮到原始破損圖像中由于顏色脫落造成的斑斑點(diǎn)較多,為此不再去除小面積區(qū)域,最終得到破損區(qū)域的分割結(jié)果(如圖7(f)所示)。從圖7(f)可以看出:本文提出的算法最終包含了原始圖像中的斑點(diǎn)狀破損。然而,由于佛像人物身部出現(xiàn)的水平方向的折痕與斑點(diǎn)狀破損從視覺表現(xiàn)上有很大的不同,因此在二次分割時(shí),算法沒能很好地對(duì)其刻畫。
圖7 唐卡2圖像破損區(qū)域分割結(jié)果Fig.7 Result of damaged regions segmentation of Thangka 2
此外,在具體分割實(shí)驗(yàn)中,模板大小的最佳取值,可以采用不同的模板分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并從中尋找效果最好的值得到。當(dāng)然也應(yīng)結(jié)合一些經(jīng)驗(yàn):若模板太小,則分割結(jié)果過于精細(xì),包含的偽破損潛在區(qū)域太多,不利用后續(xù)分割;若模板太大,則忽略了對(duì)稱性。
1)本文提出的算法對(duì)于部分佛像類破損唐卡圖像破損區(qū)域的自動(dòng)分割取得了較好的效果。
2)在1幅唐卡畫作中,由于物理或人為的原因?qū)е铝硕喾N不同類型的破損形式可能同時(shí)出現(xiàn),損毀原因不同,破損形式不同,從圖像處理角度采用的破損區(qū)域分割算法就不盡相同。此外,由于唐卡圖像內(nèi)容豐富,從視覺上區(qū)分破損區(qū)域和非破損區(qū)域還有一定困難,因此,需研究一種集成的能分割多種破損形式的破損區(qū)域分割算法。
[1]胡文瑾,李戰(zhàn)明,劉仲民.快速的非局部均值形態(tài)成分分析唐卡圖像修復(fù)算法[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào),2014, 26(7):1067-1074. HU Wenjin,LI Zhanming,LIU Zhongmin.Fast morphological component analysis Thangka image inpainting based on nonlocal mean filter[J].Journal of Computer-Aided Design&Computer Graphics,2014,26(7):1067-1074.
[2]LIU Y,CASELLES V.Exemplar-based image inpainting using multiscale graph cuts[J].IEEE Transactions on Image Processing: a Publication of the IEEE Signal Processing Society,2013,22(5): 1699-1711.
[3]WANG Jing,LU Ke,PAN Daru,et al.Robust object removal withanexemplar-basedimageinpaintingapproach[J]. Neurocomputing,2014,123:150-155.
[4]徐勝軍,韓九強(qiáng),何波,等.融合邊緣特征的馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)模型及分割算法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2014,48(2):14-19. XU Shengjun,HAN Jiuqiang,HE Bo,et al.A region Markov random field model with integrated edge feature and image segmentation algorithm[J].Journal of Xi’an Jiaotong University, 2014,48(2):14-19.
[5]李傳龍,李穎,劉愛蓮.灰度不均勻圖像分割[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),2014,54(1):106-114. LI Chuanlong,LI Ying,LIU Ailian.Segmentation of image withintensity inhomogeneity[J].Journal of Dalian University of Technology,2014,54(1):106-114.
[6]張澤均,水鵬朗.邊緣懲罰層次區(qū)域合并SAR圖像分割算法[J].電子與信息學(xué)報(bào),2015,37(2):261-267. ZHANG Zejun,SHUI Penglang.SAR image segmentation algorithm using hierarchical region merging with edge penalty[J]. Journal of Electronics&Information Technology,2015,37(2): 261-267.
[7]曹家梓,宋愛國(guó).基于馬爾科夫隨機(jī)場(chǎng)的紋理圖像分割方法研究[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2015,36(4):776-786. CAO Jiazi,SONG Aiguo.Research on the texture image segmentation method based on Markov random field[J].Chinese Journal of Scientific Instrument,2015,36(4):776-786.
[8]許新征,丁世飛,史忠植,等.圖像分割的新理論和新方法[J].電子學(xué)報(bào),2010,38(2):76-82. XU Xinzheng,DING Shifei,SHI Zhongzhi,et al.New theories and methods of image segmentation[J].Acta Electronica Sinica, 2010,38(2):76-82.
[9]胡文瑾,李戰(zhàn)明,劉仲民.一種基于小波分析的唐卡圖像劃痕檢測(cè)[J].光學(xué)技術(shù),2012,38(6):751-755. HU Wenjin,LI Zhanming,LIU Zhongmin.A vertical scratch detection algorithm based on wavelet analysis for Thangka image[J].Optical Technique,2012,38(6):751-755.
[10]劉華明,畢學(xué)慧.唐卡褪色區(qū)域分割[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào),2013,25(2):1-8. LIU Huaming,BI Xuehui.Segmentation of faded regions in Thangka images[J].Journal of Computer-Aided Design& Computer Graphics,2013,25(2):1-8.
[11]關(guān)卻呼尼瑪.唐卡繪畫藝術(shù)的審美特征[J].西藏藝術(shù)研究, 2009(3):25-31. DKONMCHOG Sgrolma.The aesthetic characteristics of the Thangka painting[J].TibetanArt Studies,2009(3):25-31.
[12]姜允志,郝志峰,林志勇,等.基于分塊采樣和遺傳算法的自動(dòng)多閾值圖像分割[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào),2011, 23(11):1860-1868. JIANG Yunzhi,HAO Zhifeng,LIN Zhiyong,et al.Automatic multilevelsamplingandgeneticthresholdingforimage segmentationbasedonblockalgorithm[J].Journalof Computer-Aided Design&Computer Graphics,2011,23(11): 1860-1868.
[13]朱立新,夏德深.目標(biāo)自適應(yīng)圖像分塊與小目標(biāo)提取[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2006,41(25):88-90. ZHU Lixin,XIA Deshen.Object adaptive image division and object extraction[J].Computer Engineering and Applications, 2006,41(25):88-90.
[14]肖志濤,史文靜,耿磊,等.基于相位信息和主成分分析的對(duì)稱性檢測(cè)方法[J].電子與信息學(xué)報(bào),2014,36(9):2041-2046. XIAO Zhitao,SHI Wenjing,GENG Lei,et al.Symmetry detection based on phase information and principal component analysis[J].Journal of Electronics&Information Technology, 2014,36(9):2041-2046.
[15]LEE S,LIU Y X.Skewed rotation symmetry group detection[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2010,32(9):1659-1672.
[16]KELLER Y,SHKOLNISKY Y.An algebraic approach to symmetry detection[C]//Proceedings of the 17th International Conference on Pattern Recognition.Cambridge,UK:IEEE Computer Society,2004:186-189.
[17]CICCONET M,GEIGER D,GUNSALUS K C,et al.Mirror symmetry histograms for capturing geometric properties in images[C]//ProceedingsoftheIEEEComputerSociety Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. Columbus,USA:IEEE Computer Society,2014:2981-2986.
[18]PATRAUCEANV,VON-GIOIRG,OVSJANIKOVM. Detection of mirror-symmetric image patches[C]//2013 IEEE ConferenceonComputer VisionandPatternRecognition Workshops.Portland,Oregon,USA:IEEE Computer Society, 2013:211-216.
[19]LEE S,LIU Y X.Curved glide-reflection symmetry detection[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2012,34(2):266-278.
[20]ZIELKE T,BRAUCKMANN M,SEELEN W V.Intensity and edge-based symmetry detection applied to car-following[J]. Lecture Notes in Computer Science,1992,588(12):865-873.
(編輯劉錦偉)
Damaged region segmentation of Thangka based on domain knowledge and multi-feature
HU Wenjin1,2,WANG Weilan1,LIU Zhongmin2
(1.School of Math and Computer Science,Northwest University for Nationalities,Lanzhou 730030,China;
2.School of Electrical and Information Engineering,Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050,China)
A method was proposed to segment the consistent broken area of Buddha Thangka.Firstly,the head light area was projected and the symmetry axis was obtained by one-dimensional function symmetry detection method,and then the initial segmentation result was
based on the symmetric axis block segmentation.Secondly,the texture feature was extracted by Gabor transform,and the multi-scale features set was constructed combined with the Lab color space feature.The consistent broken area template was ultimately achieved by K-Nearest Neighbor(KNN)classification.The results show that this algorithm has an effective segmentation on the consistent broken area of the Buddha Thangka.
Thangka;consistent broken area;image segmentation;reflectional symmetries;multi-feature representation
胡文瑾,博士,從事圖像修復(fù)、圖像分割等研究;E-mail:wenjin_zhm@126.com
TP391
A
1672-7207(2016)07-2326-08
10.11817/j.issn.1672-7207.2016.07.021
2015-07-03;
2015-09-15
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61561042);中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(31920150082)(Project(61561042) supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(31920150082)supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities)