交互式圖像分割綜述

摘 要 對(duì)數(shù)字圖像的分析其中困難的一步是將感興趣的對(duì)象進(jìn)行分割。如果采用全自動(dòng)的方法往往會(huì)失去它的真實(shí)性，需要人為的干預(yù)才能得到理想的效果。目前，我們采用的圖像分割在很大程度上都是出于人為的早期評(píng)估。因此交互式圖像分割非常有意義，本文將介紹交互式圖像分割的過程。

關(guān)鍵詞 圖像分割 交互性 計(jì)算

中圖分類號(hào)：TP911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1介紹

分割是分析中的一個(gè)中間步驟，從背景圖片中分離出感興趣的對(duì)象。分割的最終目的是分析出現(xiàn)實(shí)中的對(duì)象由數(shù)據(jù)陣列中的哪些部分組成。分割支持的任務(wù)比如有分割測量、可視化、登記、重建和基于內(nèi)容的搜索，這些內(nèi)容都有它們特定的需求。比如，測量在精度要求方面比可視化就要高的多，在一個(gè)大的數(shù)據(jù)庫中搜索的效率就要比對(duì)其規(guī)劃與仿真更加重要。在所有的應(yīng)用程序中，自動(dòng)處理都是可取的，由于圖像采集的限制使得自動(dòng)處理又是不現(xiàn)實(shí)的。

要想得到一個(gè)結(jié)果，人為的干預(yù)需要有初始化的方法去檢查自動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至人為的得到正確的分割結(jié)果。在對(duì)結(jié)果有高需求的情況下通常采用的是交互的方法，這就要求圖像的數(shù)量是合適的，是適合人為操作的。這種就像地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入等。在圖像分割的大量應(yīng)用中人機(jī)的相互作用就被大量的應(yīng)用。

相反，在大量的科學(xué)文獻(xiàn)中的分割方法都是強(qiáng)調(diào)的是計(jì)算部分，只是稍微的討論了相互作為的部分。這是因?yàn)樵摲椒ㄊ褂貌煌牟呗裕Y(jié)合操作人員的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。交互式分割方法需要計(jì)算機(jī)與交互方之間對(duì)于圖像內(nèi)容是相同的理解。

在這篇文章中，將進(jìn)入圖像分割中的交互領(lǐng)域。我們的目的是更好的理解交互式分割式方法的影響以及這些方法對(duì)分割結(jié)果產(chǎn)生的影響。我們的目標(biāo)是識(shí)別模式中的交互作用，以及開發(fā)和涉及用戶干預(yù)分割方法的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2圖像分割中的相互作用

一個(gè)普通的交互式分割方法示意圖如圖1所示，其中的主要部分是用戶，計(jì)算部分，互動(dòng)性和用戶接口。

圖1 交互式分割方法的主要部分

計(jì)算部分就是給一些參數(shù)能夠產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的劃分方案。參數(shù)的值可以從分割問題的先驗(yàn)知識(shí)確定，也可以從用戶提供的信息，或者是綜合兩者的信息中確定。參數(shù)的值并不能用來直接查找對(duì)象劃分算法的類型。分割的結(jié)果受到基本算法的影響，因此計(jì)算部分是需要考慮的重點(diǎn)，我們把計(jì)算算法部分設(shè)想成一個(gè)或者多個(gè)黑匣子。

互動(dòng)性是對(duì)用戶和計(jì)算之間的信息進(jìn)行調(diào)解的部分。具體而言，就是將計(jì)算部分生成的視覺反饋給用戶，用戶輸入的數(shù)據(jù)作為計(jì)算部分的參數(shù)。實(shí)際的計(jì)算機(jī)之間的通信，用戶通過輸入輸出設(shè)備的界面控制，根據(jù)屏幕上的視覺信息做出相應(yīng)的反應(yīng)，提供用于計(jì)算的反饋信息。

用戶界面層的研究目前已經(jīng)得到很好的應(yīng)用，顯然，用戶界面設(shè)計(jì)的任何交互方法的成功是非常重要的，在這里探討的是用戶和分割方法之間的對(duì)話信息與控制以及它們對(duì)分割結(jié)果的影響。

為了更好的比較互動(dòng)性能的現(xiàn)有的方法，我們分析該對(duì)話框的三個(gè)方面：

（1） 在分割過程中由用戶輸入的數(shù)據(jù)類型

（2） 如何解釋輸入數(shù)據(jù)反饋給計(jì)算部分

（3） 分割過程中用戶干預(yù)的目的

盡管這些內(nèi)容并不詳盡，但是還是涵蓋了大范圍的交互式分割方法研究提供了幫助。

3交互輸入的類型

交互式分割過程中用戶的主要三種輸入方式為：設(shè)置參數(shù)值，直接輸入圖像上的網(wǎng)格圖案，從預(yù)定義的選項(xiàng)菜單中選擇。

4用戶輸入的計(jì)算結(jié)果

用戶提供的數(shù)據(jù)可以用來配置計(jì)算部分中直接或間接參數(shù)。如果是設(shè)置參數(shù)的情況，輸入的數(shù)據(jù)必須對(duì)計(jì)算部分產(chǎn)生直接的影響，通常都是低層次的互動(dòng)，這種對(duì)用戶的要求就比較高，至少對(duì)操作系統(tǒng)的方法有些基本的了解。后兩種情況是高層次的互動(dòng)，用戶基本很少干預(yù)，交互性也變?yōu)橐粋€(gè)學(xué)習(xí)的過程。

5在分割過程中的用戶角色

作為一般規(guī)則，交互式分割方法的目標(biāo)是人與計(jì)算機(jī)相結(jié)合以獲得一個(gè)精確的劃分對(duì)象。用戶的作用是判斷計(jì)算部分得出的結(jié)果是正確的，實(shí)際上在許多方法中，用戶扮演多個(gè)角色。

可以看出交互式的分割方法對(duì)用戶的要求更高，用戶對(duì)于計(jì)算部分有著很大的影響，用戶在這個(gè)過程中扮演的角色不同得到的結(jié)果也會(huì)不同。因此在以后的討論中可以根據(jù)用戶扮演不同的角色來得到計(jì)算結(jié)果的精度和可重復(fù)使用的性能。