龍永雄++汪仁煌++劉元穩(wěn)++黃亮亮

摘 要：本文主要論述了利用雙水平集C-V模型對(duì)羽毛球圖像進(jìn)行了分割，并且與單水平集C-V模型進(jìn)行了比較，提出了圖像中感興趣的部分，實(shí)質(zhì)就是采用多個(gè)水平集函數(shù)將圖像劃分多種類(lèi)區(qū)域的分割模型。仿真結(jié)果表明了該分割方法的可行性。

關(guān)鍵詞：羽毛球、單水平集、雙水平集、圖像分割

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

0 引言

現(xiàn)階段，圖像處理應(yīng)用在羽毛球檢測(cè)中應(yīng)用的還不是很多，在工業(yè)應(yīng)用方面對(duì)于羽毛球的測(cè)試方法是采用試打這種方法，由發(fā)球機(jī)（或運(yùn)動(dòng)員）發(fā)球后用人工肉眼判斷飛行中的羽毛球穩(wěn)定性的好壞，人為判斷誤差大，試打?qū)τ鹈蛴幸欢ǖ膿p害，需要大量的人工。目前通過(guò)羽毛球風(fēng)洞中運(yùn)行，利用圖像處理來(lái)研究羽毛球飛行的穩(wěn)定性正處于研究實(shí)驗(yàn)階段，還沒(méi)有實(shí)際的測(cè)試設(shè)備，用其測(cè)試結(jié)果代替試打方法具有一定實(shí)用價(jià)值，見(jiàn)參考參考文獻(xiàn)。用圖像處理識(shí)別已經(jīng)取得一定的效果，但羽毛球的圖像分割的結(jié)果還不是很完善，存在應(yīng)用局限。圖像分割使羽毛球具有良好的分割效果，有利于對(duì)其形狀或位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，具有實(shí)用價(jià)值。本文利用水平集的方法來(lái)分割羽毛球圖像，并主要用單水平集和雙水平集這兩種分割方法進(jìn)行比較，而且取得了一定的效果，具有實(shí)用價(jià)值。

1 單水平集C-V模型

單水平集分割方法模型其實(shí)就是基于水平集求解方法將圖像劃分為兩種異類(lèi)區(qū)域的分割模型，作為水平集方法在圖像分析中的一個(gè)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，單水平集模型受到很多的研究人員的關(guān)注。該模型是基于變分水平集方法求解的，根據(jù)初始化曲線 來(lái)構(gòu)造符號(hào)距離函數(shù)，設(shè)其為水平集函數(shù) ，則可計(jì)算得出L（C）和 的表達(dá)式，如下：

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間逐步迭代，可求出輪廓曲線。

2 雙水平集C-V模型

直接用單水平集C-V模型分割比較復(fù)雜的圖像，圖像分割效果不佳，所以Vese和Chan提出了多相位C-V模型，就是采用多個(gè)水平集函數(shù)將圖像劃分多個(gè)類(lèi)型的區(qū)域，本文采用的是分段常值C-V模型。

設(shè) 為兩個(gè)水平集函數(shù)，將圖像的區(qū)域分成四個(gè)區(qū)域，則其能量泛值為：

3 C-V模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

在參考文獻(xiàn)中，有用三值法進(jìn)行羽毛球圖像的分割，主要使用運(yùn)用二值法的思想的，然后在某個(gè)上限和下限之間的區(qū)域設(shè)定為灰色（灰度值為128），但是總體來(lái)說(shuō)，這個(gè)下限和上限值沒(méi)有一個(gè)固定的范圍，在某些情況下，還是會(huì)對(duì)羽毛球的分割造成一定的影響的。

本文用雙水平集和單水平集兩種方法對(duì)同一張羽毛球的圖像進(jìn)行分割，得到的結(jié)果如下圖所示：

用于處理的原圖及水平級(jí)處理如圖1所示，采用單水平對(duì)羽毛球進(jìn)行分割，雖然羽毛球的輪廓基本能基本分割出來(lái)，但是在這過(guò)程中，有比較多的干擾點(diǎn)、邊緣也不清晰，不便于處理識(shí)別，對(duì)測(cè)試產(chǎn)生一定的影響，這個(gè)從圖2、圖3的分割圖更能看出區(qū)別來(lái)。因此，在這里利用單水平集分割羽毛球，還是存在一定的不足之處的，羽毛球的邊緣不能很好的分割出來(lái)，沒(méi)有達(dá)到期待的結(jié)果。

采用雙水平C-V模型對(duì)羽毛球經(jīng)行分割，從圖1，圖2，圖3中可以看到，羽毛球的邊緣可以清晰地檢測(cè)出來(lái)，這個(gè)對(duì)以后的處理起到很重要的作用。其中兩種方法都對(duì)比了100次，300次，600次的演算，從演算結(jié)果得知，采用單水平集迭代100次的話，邊緣的分割比300次的效果差，600次的話，周邊會(huì)有更多的干擾點(diǎn)；雙水平集迭代100次，600次，邊緣分割出來(lái)的效果還不錯(cuò)，周?chē)矝](méi)有干擾點(diǎn)，其中迭代300次和600次基本上沒(méi)有什么的不同，100次，稍微差了一點(diǎn)，因此利用這個(gè)方法進(jìn)行分割圖像，取得了不錯(cuò)的效果，而且穩(wěn)定性也很好。

而且，從圖2、圖3的二值分割圖可以更清晰的看見(jiàn)兩種方法分割出來(lái)的效果，總體的效果來(lái)說(shuō)，還是采取雙水平集分割比較好。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)現(xiàn)階段羽毛球測(cè)試還是采用試打的方法，還沒(méi)有實(shí)際的羽毛球檢測(cè)測(cè)試裝置對(duì)羽毛球的形狀和位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和利用圖像處理技術(shù)對(duì)羽毛球的飛行穩(wěn)定性進(jìn)行判斷還處于研究的狀態(tài)中。本文提出了利用單水平集和雙水平集進(jìn)行羽毛球的分割，并對(duì)兩者進(jìn)行了比較。從單水平集分割出來(lái)的結(jié)果來(lái)看，利用單水平集來(lái)進(jìn)行羽毛球圖像的分割，還是存在一些的缺點(diǎn)的，在羽毛球的分割圖像中還是有一些的干擾點(diǎn)的，并沒(méi)有達(dá)到預(yù)想的效果；而相對(duì)于雙水平集的話，分割出來(lái)的效果還是達(dá)到了當(dāng)初想要的效果，驗(yàn)證了一種適合于羽毛球圖像分割的方法，對(duì)以后的羽毛球研究提供了一些的幫助，有助于提高企業(yè)的生產(chǎn)率。

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