【手撕算法】FT显著性检测算法

2022-10-14 20:13:39

FT算法原理

FT算法出自论文：

Frequency-tuned salient region detection

FT算法实现也非常简单，该方法从频率角度分析图像。

图像在频率域可以分成低频部分和高频部分。低频部分反映了图像的整体信息，如物体的轮廓，基本的组成区域。高频部分反映了图像的细节信息，如物体的纹理。显著性区域检测用到的更多的是低频部分的信息。

在实际进行计算时，FT方法使用窗口5*5的高斯平滑来实现对最高频的舍去。像素的显著性可以用下面公式计算：

其中，Iu为图像的平均特征，使用Lab颜色特征，后一项为像素p在高斯平滑后的Lab颜色特征，||.||为L2范式，即计算前一项和后一项在了Lab颜色空间的欧氏距离。

算法实现

FT方法实现简单，只需要高斯平滑和平均值计算。

对图像进行5*5的高斯平滑
转换颜色空间。RGB颜色空间转换为CIELAB颜色空间
计算整幅图片的l、a、b的平均值
按照算法中的公式，计算每个像素l、a、b值同图像三个l、a、b均值的欧氏距离，得到显著图
归一化。图像中每个像素的显著值除以最大的那个显著值。得到最终的显著图

程序编写：


void FT::calculateSaliencyMap(Mat *src, Mat * dst, bool corlor,int ksize)
{
  if (corlor && (*src).channels() == 3)  //处理彩色域
  {
    Mat img3f = (*src);
    img3f.convertTo(img3f, CV_32FC3, 1.0 / 255);
    Mat sal(img3f.size(), CV_32F), tImg;
    GaussianBlur(img3f, tImg, Size(ksize, ksize), 0);//高斯平滑去除高频信息
    cvtColor(tImg, tImg, COLOR_BGR2Lab);//转换为LAB颜色空间
    Scalar colorM = mean(tImg); //计算整幅图像的LAB颜色均值
    //遍历图像
    for (int r = 0; r < tImg.rows; r++)
    {
      float *s = sal.ptr<float>(r);
      float *lab = tImg.ptr<float>(r);
      for (int c = 0; c < tImg.cols; c++, lab += 3)
        //计算每个像素LAB值与LAB均值的差，即为显著性
        s[c] = (float)(sqr(colorM[0] - lab[0]) + sqr(colorM[1] - lab[1]) + sqr(colorM[2] - lab[2]));
    }
    normalize(sal, *dst, 0, 1, NORM_MINMAX);
  }
  else //灰度域
  {
    Mat imgf, tImg;
    imgf = *src;

    if (imgf.channels() == 3)
    {
      cvtColor(imgf, imgf, COLOR_RGB2GRAY);
    }
    imgf.convertTo(imgf, CV_32FC1, 1.0 / 255);
    Scalar colorM = mean(imgf);
    GaussianBlur(imgf, tImg, Size(ksize, ksize), 0);
    Mat  sal(imgf.size(), CV_32F);
    for (int r = 0; r < tImg.rows; r++)
    {
      float *s = sal.ptr<float>(r);
      float *gray = tImg.ptr<float>(r);
      for (int c = 0; c < tImg.cols; c++)
        s[c] = (colorM[0] - gray[c])*(colorM[0] - gray[c]);
    }

    normalize(sal, *dst, 0, 1, NORM_MINMAX);
  }
}