一种图像的彩色二值化方法和装置

1.一种图像的彩色二值化方法，其特征在于，该方法包括：
S1、对原始图像进行图像分割得到M个分割区域，使得所述M个分割区域之间的图像特征差异相比较各区域内部的图像特征差异程度满足预设要求，M为大于1的整数；
S2、基于每个分割区域的图像特征之间的相似度，对所述M个分割区域进行合并，得到Q个图层，Q为大于1的正整数；
S3、从所述Q个图层中提取目标图层，基于提取结果进行灰度二值化处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：S0、对所述原始图像进行光照补偿处理；
所述步骤S2的执行基于所述光照补偿处理后的图像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S0具体包括：
A1、将原始图像进行多尺度的高斯滤波平滑，得到各高斯滤波图像；
A2、将原始图像与各高斯滤波图像采用线性加权的方式进行融合处理，得到补偿后的图像。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
B1、构造原始图像的邻接图G＝(V，E)，其中V为原始图像的像素点作为结点构成的结点集合，E为结点之间边的集合，结点vi和vj之间形成边oq＝(vi，vj)，每个像素8邻域的图像特征梯度作为相邻结点之间的相似度，不邻接的结点之间的相似度为无穷大，结点之间的相似度作为边的权重w(oq)；
B2、按照边的权重对所述E中的各边进行非降序排列，得到序列π＝(o1，...，om)；
0
B3、设置初始分割S，其中每个结点构成一个区域，设置q＝0；
q-1
B4、在S 中，oq＝(vi，vj)为π＝(o1，...，om)中第q条边，如果vi和vj在不同的区域并且w(oq)同时小于vi和vj所在区域的内部图像特征差异，则合并vi和vj所在区域为q
一个区域，形成分割结果S 后执行步骤B5，否则执行步骤B5；其中所述区域的内部图像特征差异为该区域所包含各边的权重最大值或平均值；
B5、判断q是否小于m，如果是，将q的值加1，转至步骤B4；否则形成最终的分割结果m
S，所述m为所述邻接图中边的数目。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
C1、提取每个分割区域的第一图像特征，根据每个分割区域的第一图像特征对所述M个分割区域进行聚类，得到K个类别区域，1＜K≤M，且K为整数；
C2、基于所述K个类别区域之间第二图像特征的相似度，进行类别区域的合并，得到Q个图层，所述Q为正整数且1＜Q＜K。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一图像特征为红绿蓝RGB特征，所述第二图像特征包括RGB和HSV特征，所述HSV为色调、饱和度和亮度特征。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤C1中采用K-Means聚类，预先设置聚类数目K，如果所述M小于K，则设置聚类数目为M。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述K个类别区域之间第二图像特征的相似度采用所述K个类别区域之间第二图像特征的直方图卡方距离或者欧式距离；
在进行类别区域的合并时，采用最大最小距离聚类方式，或者采用自调整的谱聚类方式。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于提取结果进行灰度二值化处理为：
将所述目标图层赋为二值化的其中一种灰度值，将其他图层赋为二值化的另一种灰度值。
10.一种图像的彩色二值化装置，其特征在于，该装置包括：
图像分割单元，用于对原始图像进行图像分割得到M个分割区域，使得所述M个分割区域之间的图像特征差异相比较各区域内部的图像特征差异程度满足预设要求，M为大于1的整数；
区域合并单元，用于基于每个分割区域的图像特征之间的相似度，对所述M个分割区域进行合并，得到Q个图层，Q为大于1的正整数；
图层二值化单元，用于从所述Q个图层中提取目标图层，基于提取结果进行灰度二值化处理。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
光照补偿单元，用于对所述原始图像进行光照补偿处理；
所述区域合并单元基于所述光照补偿处理后的图像进行操作。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述光照补偿单元具体包括：
平滑处理子单元，用于将原始图像进行多尺度的高斯滤波平滑，得到各高斯滤波图像；
融合处理子单元，用于将原始图像与各高斯滤波图像采用线性加权的方式进行融合处理，得到补偿后的图像。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述图像分割单元具体包括：
邻接图构造子单元，用于构造原始图像的邻接图G＝(V，E)，其中V为原始图像的像素点作为结点构成的结点集合，E为结点之间边的集合，结点vi和vj之间形成边oq＝(vi，vj)，每个像素8邻域的图像特征梯度作为相邻结点之间的相似度，不邻接的结点之间的相似度为无穷大，结点之间的相似度作为边的权重w(oq)；
边排序子单元，用于按照边的权重对所述E中的各边进行非降序排列，得到序列π＝(o1，...，om)；
0
初始化子单元，用于设置初始分割S，其中每个结点构成一个区域，设置q＝0，触发分割处理子单元；
q-1
所述分割处理子单元，用于受到触发后，在S 中，oq＝(vi，vj)为π＝(o1，...，om)中第q条边，如果vi和vj在不同的区域并且w(oq)同时小于vi和vj所在区域的内部图像q
特征差异，则合并vi和vj所在区域为一个区域，形成分割结果S，触发迭代控制子单元，否则直接触发迭代控制子单元，其中所述区域的内部图像特征差异为该区域所包含各边的权重最大值或平均值；
迭代控制子单元，用于受到触发后，判断q是否小于m，如果是，将q的值加1，触发所述m
分割处理子单元，否则形成最终的分割结果S，所述m为所述邻接图中边的数目。
14.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，区域合并单元具体包括：
预聚类子单元，用于提取每个分割区域的第一图像特征，根据每个分割区域的第一图像特征对所述M个分割区域进行聚类，得到K个类别区域，1＜K≤M，且K为整数；
合并子单元，用于基于所述K个类别区域之间第二图像特征的相似度，进行类别区域的合并，得到Q个图层，所述Q为正整数且1＜Q＜K。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一图像特征为红绿蓝RGB特征，所述第二图像特征包括RGB和HSV特征，所述HSV为色调、饱和度和亮度特征。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述预聚类子单元采用K-Means聚类方式执行所述聚类，预先设置聚类数目K，如果所述M小于K，则设置聚类数目为M。
17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述合并子单元采用所述K个类别区域之间第二图像特征的直方图卡方距离或者欧式距离作为所述K个类别区域之间第二图像特征的相似度；在进行类别区域合并时，采用最大最小距离聚类方式，或者采用自调整的谱聚类方式。
18.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述图层二值化单元在基于提取结果进行灰度二值化处理时，将所述目标图层赋为二值化的其中一种灰度值，将其他图层赋为二值化的另一种灰度值。

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