融合K-means与Ncut算法的无遮挡双重叠苹果目标分割与重建

摘要：

重叠苹果目标的准确分割是采摘机器人必须解决的关键问题之一。针对现有重叠苹果目标分割方法不能保留重叠部分轮廓信息的问题，提出了一种无枝叶遮挡的双果重叠苹果目标分割方法。该方法首先利用K-means聚类算法进行图像分割以提取苹果目标区域，然后利用Normalized Cut (Ncut)算法提取苹果目标轮廓，以实现未被遮挡苹果目标完整轮廓的准确提取，最后利用Spline插值算法对遮挡的苹果目标进行轮廓重建。为了验证算法的有效性，对20幅无枝叶遮挡双果重叠的苹果图像进行试验，并将该算法与寻找2个有效凹点用其连线分割重叠苹果目标，把分离的2个轮廓分别用Hough变换重建轮廓的方法进行对比。试验结果表明，对于图像中未被遮挡的苹果目标，利用该研究算法的平均分割误差为3.15%，提取的苹果目标与原始图像中苹果目标的平均重合度为96.08%，平均误差比Hough变换重建算法低7.73%，平均重合度高9.71%，并且该研究算法能够很好地保留未被遮挡苹果目标的完整轮廓信息，提高了分割精度。对于重叠被遮挡的苹果目标，平均分割误差和平均重合度分别为5.24%和93.81%，比 Hough 变换重建算法的平均分割误差低11.35%，平均重合度高12.74%，表明该算法可以较好地实现重叠被遮挡苹果目标的轮廓重建，研究结果可为实现枝叶遮挡影响下的多果重叠目标分割与重建提供参考。

关键词：图像分割、图像重建、算法、K-means、Ncut、重叠苹果

分类号：TP391.41(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家高技术研究发展计划863计划资助项目2013AA10230402；陕西省自然科学基金资助2014JQ3094。

在线出版日期：2015-06-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：227-234