1.一种基于超像素以及多超图融合的图像分割方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1,对待分割进行超像素分割;
步骤2,对各超像素块进行多种特征提取;
步骤3,对多特征中的每一个特征进行基于超像素块的超图构建:步骤4,从随机游走的角度融合多个超图的信息构建多超图拉普拉斯矩阵;
步骤5,构建基于多超图拉普拉斯矩阵的谱聚类模型并求解:基于得到的多超图拉普拉斯矩阵构造谱聚类模型,使用交叉迭代法进行求解。
2.如权利要求1所述的一种基于超像素以及多超图融合的图像分割方法,其特征在于:所述步骤1中,运用SLIC模型对待分割进行超像素分割。
3.如权利要求1所述的一种基于超像素以及多超图融合的图像分割方法,其特征在于:所述步骤2中,提取的特征包含颜色、梯度和纹理。
4.如权利要求1所述的一种基于超像素以及多超图融合的图像分割方法,其特征在于:所述步骤3中,采用INH模型进行超图构建,将每一个超像素块看成是图的顶点,用超像素块之间的相似性作为顶点之间边的权重。
5.如权利要求1所述的一种基于超像素以及多超图融合的图像分割方法,其特征在于:所述步骤4中,超图构建部分包括以下步骤:步骤41,以P表示超图随机游走的转移概率矩阵,P的每一个元素表达如下:其中,ω(e)为超边e的权重,h(u,e)=1表示顶点u在超边e上,h(u,e)=0表示顶点u不在超边e上,h(v,e)=1表示顶点v在超边e上,h(v,e)=0表示顶点v不在超边e上,d(u)为顶点u的度,δ(e)为超边e的度;
顶点u和顶点v随机游走的稳态分布分别表达如下:其中,d(u)为顶点u的度,d(v)为顶点v的度,vol(V)为V中包含的顶点的度,V为超图中的顶点集合;
从随机游走的角度解释多超图分割,βi(u)为第i个超图的权重系数,α用来平衡各超图之间的权重:其中,π1(u)、π2(u)分别表示第1、2个超图中顶点u随机游走的稳态分布;
各超像素之间的转移概率矩阵表达为:p(u,v)=β1(u)p1(u,v)+β2(u)p2(u,v)其中,p1(u,v)、p2(u,v)分别表示第1、2个超图的元素;
顶点v的稳态分布表达为:
π(v)=απ1(v)+(1-α)π2(v)步骤42,将上述方法推广到多个超图上:其中,Πi表示第i个超图稳态分布的矩阵格式,αi表示第i个超图的权重,Pi表示第i个超图随机游走的转移概率矩阵,N表示超图的个数;
得到多超图融合之后的拉普拉斯矩阵:其中,上标T表示转置矩阵。
6.如权利要求1所述的一种基于超像素以及多超图融合的图像分割方法,其特征在于:所述步骤5的具体内容是:
步骤51,谱聚类的基本模型表达如下:s.t.XTX=I
其中,Tr表示矩阵的迹,X表示超像素集合,D表示对角阵,L表示拉普拉斯矩阵;
基于多超图拉普拉斯矩阵的谱聚类模型表达如下:XTX=I
其中,Tr表示矩阵的迹,N表示超图的个数,αi表示第i个超图的权重,Π表示稳态分布的矩阵格式,Pi表示第i个超图随机游走的转移概率矩阵,λ表示平衡因子;
步骤52,运用交叉迭代的方法求解,首先固定α,更新X:s.t.XTX=I
步骤53,固定X,更新α:
T
这里Mi=X(ΠiPi)X.,该优化模型求解得到:得到X∈Rn×k,X是由k个列向量组成的矩阵,将n个行向量看作n个不同的样本,也代表着n个超像素块,对这些样本进行k-means聚类,最终对超像素块进行划分,得到最终的分割结果。