http://www.lix.polytechnique.fr/~nielsen/tpami04-nn.pdf

Abstract—This paper explores a statistical basis for a process often described in computer vision: image segmentation by region merging following a particular order in the choice of regions. We exhibit a particular blend of algorithmics and statistics whose segmentation error is, as we show, limited from both the qualitative and quantitative standpoints. This approach can be efficiently approximated in linear time/space, leading to a fast segmentation algorithm tailored to processing images described using most common numerical pixel attribute spaces. The conceptual simplicity of the approach makes it simple to modify and cope with hard noise corruption, handle occlusion, authorize the control of the segmentation scale, and process unconventional data such as spherical images. Experiments on gray-level and color images, obtained with a short readily available C-code, display the quality of the segmentations obtained. 

인간은 영상을 보면 매우 쉽게 비슷한 픽셀 값을 갖는 영역으로 분리해서 인식을 한다. 우리가 보는 영상이 여러 개의 균일한 영역으로 나누어진 기본 영상에 랜덤 노이즈가 추가되어 만들어졌다고 생각해보자. 영상의 픽셀 값이 기본 영상의 픽셀 값에 일정 구간(Q)에서 값을 취하는 랜덤 변수가 더해져서 만들어졌다고 보면, 영상에서 다른 두 영역($R, R'$)의 픽셀 평균값의 차이 $(\overline{R}-\overline{R'})$와 기본 영상에서 랜덤 변수에 의한 통계적 기댓값의 차이 $(E(\overline{R}-\overline{R'}))$는 주어진 $0 < δ < 1$ 에 다음식을 만족함을 보일 수 있다.

따라서, 두 영역 $R$과 $R'$에 대해서 우변의 값이 이 부등식을 만족하지 않으면 두 영역은 하나로 인식될 수 있다.

 

#region count = 576; 많은 영역이 1픽셀로 구성이 되었있다;
#region count > 1 = 302;
#region count > 2 = 222;
#region count > 3 = 179;
#region count > 4 = 140;

 

구현은  https://kipl.tistory.com/460

 

Statistical Region Merging

Statistical region merging은 이미지의 픽셀을 일정한 기준에 따라 더 큰 영역으로 합병하는 bottom-up 방식의 과정이다. 두 영역 $R_1$과 $R_2$가 하나의 영역으로 합병이 되기 위해서는 두 영역의 평균 픽

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(1) cell image : 원본 영상을 이진화(Otsu-알고리즘)시킨 결과다. 두 군데서 셀이 겹쳤다. 단순히 connected component labeling을 적용해서는 이를 분리할 수 없다.

사용자 삽입 이미지

(2) distance transform : distance 변환 결과에 blurring을 추가한 결과다. distance 변환은 셀 외부는 셀로부터의 거리를, 셀 내부는 배경으로부터의 거리의 음의 값을 취한 후 전체적으로 다시 리스케일한 것이다.  blurring은 watershed 알고리즘이 보다 정확히 동작하는데 필요하다.

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(3) watershed segmentation: 분할된 영역의 label이 나온다(경계 label=0). 이 label을 가지고  false coloring을 한 결과다. 이 알고리즘은 논문 "The Watershed Transform: Definitions, Algorithms and Parallelization Strategies", Jos B.T.M. Roerdink and Arnold Meijster의 내용을 구현한 것이다. 8-방향 픽셀 연결성을 이용했다.

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(4) final result; watershed 결과를  mask로 이용해서 이미지를 분할한 것이다. 겹친 cell이 분리되었다.

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다른 예:

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* http://blog.naver.com/helloktk/80051779331 에서 옮긴 자료.

* 구현: https://kipl.tistory.com/66

 

Watershed Algorithm 구현

적용 예는 http://kipl.tistory.com/1         std::vector sort_pixels(std::vector &img,   std::vector &sorted) ;// img의 픽셀 위치를 gray값이 커지는 순서로 정렬하고, cumulative histogram chist를 반함함.// chist은 sorted img

kipl.tistory.com

https://kipl.tistory.com/299

 

Watershed Segmentation

gradient 대신 negate시킨 distance map을 사용한다.경계영역 처리를 보완해야 한다.distance-map을 충분히 smooth하게 만들어야 한다: mean-filter 반복 적용.참고: https://kipl.tistory.com/66의 구현보다 단순하지만

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