背景吸收的马尔可夫显著性目标检测

引用格式

Jiang F L, Zhang H T, Yang J, Kong B. Image saliency detection based on background-absorbing Markov chain[J]. Journal of Image and Graphics, 2018, 23(6): 857-865. [蒋峰岭, 张海涛, 杨静, 孔斌. 背景吸收的马尔可夫显著性目标检测[J]. 中国图象图形学报, 2018, 23(6): 857-865.]

DOI: 10.11834/jig.170492

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导语：显著性目标检测能够减少后续视觉任务的数据处理量，当目标的形状轮廓或色彩纹理组成复杂时，准确地检测出完整的显著性目标是一项具有挑战性的工作。

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本文提出了一种背景吸收的马尔可夫显著性目标检测方法，能够克服原有方法在吸收节点选择、结果等方面的缺陷，在3个不同类型的公开数据集上与多种现有方法的比较实验表明，整体上本文方法在PR曲线、F值以及视觉效果上均有明显的优势。

论文亮点

1、将原始图象分割成不同数量的超像素块并筛选出合适的边界，分别基于边界节点吸收和背景节点吸收计算获得显著图，能够适应复杂场景得到鲁棒的结果。

2、提出了一种基于边界选择、背景节点选择的多层图融合模型，使得最终获得的显著图具有更好的显著性表达能力。

论文方法

在SLIC分割的基础上，首先通过差异化筛选去除差异较大的边界，选择剩余三条边界上的节点进行复制作为马尔可夫链的吸收节点，通过计算转移节点的吸收时间获得初始的显著图，然后从初始显著图中选择背景可能性较大的节点进行复制作为吸收节点，再进行一次重吸收计算获得显著图，并对来自不同数量超像素块分割结果导出的多层显著图进行融合获得最终的显著图。

图1 本文方法的流程图

实验结果

实验在ASD、DUT-OMRON和SED3个数据集上，对比了现有的12种方法。ASD数据集包含1 000幅自然图像；DUT-OMRON数据集中有5168幅具有复杂背景且显著目标大小不一的图片；SED数据集中有200幅具有挑战性的图像。设置初始的边界选择时的参数超像素个数为m=250，获取背景吸收节点时的阈值t=0.015。

图2显示了多种方法在ASD数据集上的PR曲线和F值结果。图3和图4是在DUT-OMRON数据集和SED数据集进行对比的结果。从PR 曲线和F值结果可以看出，在ASD和DUT-OMRON数据集上，PR曲线和F值均是最高的，SED数据集中，PR曲线是最好的，F值略低于MC方法，但整体而言，本文算法优于其他12种现有的算法。

在图5中给出在3种不同的数据集上，各种算法的视觉比较，从图5可以看出本文的显著图结果在视觉效果上能够更好地突出整个目标，从直观上来看，本文算法优于其他12种算法。

图2 多种算法在ASD数据集上PR曲线与F值比较

图3 多种算法在DUT-OMRON数据集上PR曲线与F值比较

图4 多种算法在SED数据集上PR曲线与F值比较

图5 在3种数据库上不同方法的视觉比较

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第一作者

通信作者

INTRODUCTION

实验室介绍

中国科学院合肥智能机械研究所是中国科学院合肥物质科学研究院的重要研究单元之一，致力于在仿生感知、信息获取、智能农业信息系统、智能检测与控制、微纳米技术、先进制造、安全系统等重要领域为国家做出基础性、战略性和前瞻性的研究和贡献。建所近四十年来，智能所先后承担了国家自然科学基金、“863”计划、“973”计划、国际科技合作计划、中科院、省部及地方科技攻关等课题近千项，取得了一大批重要科技成果，获得了国家科学技术进步二等奖、联合国世界信息峰会大奖、安徽省科技进步一等奖等100多项科技奖，并承办中国自动化学会核心学术期刊《模式识别与人工智能》。

作者所在研究团队主要研究方向为智能机器人环境感知、工农业机器视觉应用、仿生计算机视觉等。近年来参加国家自然科学基金重大研究计划重点项目和集成项目、中国科学院战略性先导科技专项课题等的研究，参与研制的“智能先锋号”无人车在国家自然科学基金委员会主办的“中国智能车未来挑战赛”多次获得优秀成绩。