Abstract
Multi-level thresholding is a method that is widely used in image segmentation. However most of the existing methods are not suited to be directly used in applicable fields and moreover expanded until a step of image segmentation. This paper proposes region-based multi-level thresholding as an image segmentation method. At first we classify pixels of each color channel to two clusters by using EWFCM(Entropy-based Weighted Fuzzy C-Means) algorithm that is an improved FCM algorithm with spatial information between pixels. To obtain better segmentation results, a reduction of clusters is then performed by a region-based reclassification step based on a similarity between regions existing in a cluster and the other clusters. The clusters are created using the classification information of pixels according to color channel. We finally perform a region merging by Bayesian algorithm based on Kullback-Leibler distance between a region and the neighboring regions as a post-processing method as many regions still exist in image. Experiments show that region-based multi-level thresholding is superior to cluster-, pixel-based multi-level thresholding, and the existing mettled. And much better segmentation results are obtained by the post-processing method.
Multi-level thresholding은 영상 분할 방법 중 하나로 널리 이용되고 있지만 대부분의 기존 논문들은 응용 분야에 직접적으로 이용되기에는 적합하지 않거나 영상 분할 단계까지 확장되지 않고 있다. 본 논문에서는 영상 분할을 위한 multi-level thresholding 방안으로써 영역 단위의 multi-level thresholding을 제안한다. 먼저, 영상의 색상별 성분에 대해서 EWFCM(Entropy-based Weighted Fuzzy C-Means) 알고리즘을 적용하여 2개의 군집으로 분류한 후 코드 영상을 생성한다. EWFCM 알고리즘은 화소들에 대한 공간 정보를 추가한 개선된 FCM 알고리즘으로 영상 내 존재하는 잡음을 제거한다. 그리고 코드 영상에 존재하는 군집의 수를 감소함으로써 좀 더 나은 영상 분할 결과를 얻을 수 있으며 군집의 감소는 하나의 군집내에 존재하는 영역들과 나머지 군집들간의 유사도를 기반으로 영역을 재분류함으로써 처리된다. 그러나 영상에는 여전히 많은 영역들이 존재하기 때문에 이를 해결하기 위한 하나의 후처리 방안으로써 영역간의 Kullback-Leibler 거리값을 기반으로 Bayesian 알고리즘에 의한 영역 합병을 수행한다. 실험 결과 제안한 영역 기반의 multi-level thresholding은 기존 방법이나 화소나 군집 기반의 multi-level thresholding보다 좋은 분할 결과를 보였으며 Bayesian 알고리즘을 이용한 후처리 방안에 의해 좀 더 나은 결과를 보였다.
