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图像分割阈值选取技术综述

中科院成都计算所刘平2004-2-26

摘要

图像分割是图像处理与计算机视觉领域低层次视觉中最为基础和重要地领域之一,它是对图像进行视觉分析和模式识别地基本前提．阈值法是一种传统地图像分割方法,因其实现简单、计算量小、性能较稳定而成为图像分割中最基本和应用最广泛地分割技术．已被应用于很多地领域.本文是在阅读大量国内外相关文献地基础上,对阈值分割技术稍做总结,分三个大类综述阈值选取方法,然后对阈值化算法地评估做简要介绍.

关键词

图像分割阈值选取全局阈值局部阈值直方图二值化

1．引言

所谓图像分割是指根据灰度、彩色、空间纹理、几何形状等特征把图像划分成若干个互不相交地区域,使得这些特征在同一区域内,表现出一致性或相似性,而在不同区域间表现出明显地不同[37]．简单地讲,就是在一幅图像中,把目标从背景中分离出来,以便于进一步处理.图像分割是图像处理与计算机视觉领域低层次视觉中最为基础和重要地领域之一,它是对图像进行视觉分析和模式识别地基本前提．同时它也是一个经典难题,到目前为止既不存在一种通用地图像分割方法,也不存在一种判断是否分割成功地客观标准.

阈值法是一种传统地图像分割方法,因其实现简单、计算量小、性能较稳定而成为图像分割中最基本和应用最广泛地分割技术．已被应用于很多地领域,例如,在红外技术应用中,红外无损检测中红外热图像地分割,红外成像跟踪系统中目标地分割；在遥感应用中,合成孔径雷达图像中目标地分割等；在医学应用中,血液细胞图像地分割,磁共振图像地分割；在农业项目应用中,水果品质无损检测过程中水果图像与背景地分割.在工业生产中,机器视觉运用于产品质量检测等等.在这些应用中,分割是对图像进一步分析、识别地前提,分割地准确性将直接影响后续任务地有效性,其中阈值地选取是图像阈值分割方法中地关键技术.

2．阈值分割地基本概念

图像阈值化分割是一种最常用,同时也是最简单地图像分割方法,它特别适用于目标和背景占据不同灰度级范围地图像[1].它不仅可以极大地压缩数据量,而且也大大简化了分析和处理步骤,因此在很多情况下,是进行图像分析、特征提取与模式识别之前地必要地图像预处理过程.图像阈值化地目地是要按照灰度级,对像素集合进行一个划分,得到地每个子集形成一个与现实景物相对应地区域,各个区域内部具有一致地属性,而相邻区域布局有这种一致属性.这样地划分可以通过从灰度级出发选取一个或多个阈值来实现.

阈值分割法是一种基于区域地图像分割技术,其基本原理是：通过设定不同地特征阈值,把图像像素点分为若干类．常用地特征包括：直接来自原始图像地灰度或彩色特征；由原始灰度或彩色值变换得到地特征．设原始图像为f(x,y>,按照一定地准则在f(x,y>中找到特征值T,将图像分割为两个部分,分割后地图像为

若取：b0=0<黑）,b1=1<白）,即为我们通常所说地图像二值化. <原始图像）<阈值分割后地二值化图像）

一般意义下,阈值运算可以看作是对图像中某点地灰度、该点地某种局部特性以及该点在图像中地位置地一种函数,这种阈值函数可记作

T(x,y,N(x,y>,f(x,y>>

式中,f(x,y>是点(x,y>地灰度值；N(x,y>是点(x,y>地局部邻域特性．根据对T地不同约束,可以得到3种不同类型地阈值[37],即

点相关地全局阈值T＝T(f(x,y>>

(只与点地灰度值有关>

区域相关地全局阈值T＝T(N(x,y>,f(x,y>>

(与点地灰度值和该点地局部邻域特征有关>

局部阈值或动态阈值T＝T(x,y,N(x,y>,f(x,y>>

(与点地位置、该点地灰度值和该点邻域特征有关>

图像阈值化这个看似简单地问题,在过去地四十年里受到国内外学者地广泛关注,产生了数以百计地阈值选取方法[2-9],但是遗憾地是,如同其他图像分割算法一样,没有一个现有方法对各种各样地图像都能得到令人满意地结果,甚至也没有一个理论指导我们选择特定方法处理特定图像.

所有这些阈值化方法,根据使用地是图像地局部信息还是整体信息,可以分为上下文无关(non-

contextual>方法(也叫做基于点(point-dependent>地方法>和上下文相关(contextual>方法(也叫做基于区域(region-dependent>地方法>；根据对全图使用统一阈值还是对不同区域使用不同阈值,可以分为全局阈值方法(global thresholding>和局部阈值方法(local thresholding,也叫做自适应阈值方法adaptive thresholding>；另外,还可以分为双阈值方法(bilever thresholding>和多阈值方法(multithresholding>

本文分三大类对阈值选取技术进行综述：

1> 基于点地全局阈值方法；

2> 基于区域地全局阈值方法

3> 局部阈值方法和多阈值方法

3．基于点地全局阈值选取方法

3.1 p-分位数法

1962年Doyle[10]提出地p-分位数法(也称p-tile法>可以说是最古老地一种阈值选取方法.该方法使目标或背景地像素比例等于其先验概率来设定阈值,简单高效,但是对于先验概率难于估计地图像却无能为力.

例如,根据先验知识,知道图像目标与背景象素地比例为PO/PB,则可根据此条件直接在图像直方图上找到合适地阈值T,使得f(x,y>>=T地象素为目标,f(x,y>

3.2 迭代方法选取阈值[11]

初始阈值选取为图像地平均灰度T0,然后用T0将图像地象素点分作两部分,计算两部分各自地平均灰度,小于T0地部分为TA,大于T0地部分为TB

计算 ,将T1 作为新地全局阈值代替T0,重复以上过程,如此迭代,直至TK 收敛,即TK＋1 ＝TK

经实验比较,对于直方图双峰明显,谷底较深地图像,迭代方法可以较快地获得满意结果.但是对于直方图双峰不明显,或图像目标和背景比例差异悬殊,迭代法所选取地阈值不如最大类间方差法.

3.3 直方图凹面分析法

从直观上说,图像直方图双峰之间地谷底,应该是比较合理地图像分割阈值,但是实际地直方图是离散地,往往十分粗糙、参差不齐,特别是当有噪声干扰时,有可能形成多个谷底.从而难以用既定地算法,实现对不同类型图像直方图谷底地搜索.

Rosenfeld和Torre[12]提出可以构造一个包含直方图地最小凸多边形 ,由集差确定地凹面.若和分别表示与在灰度级之处地高度,则取局部极大值时所对应地灰度级可以作为阈值.也有人使用低通滤波地方法平滑直方图,但是滤波尺度地选择并不容易[13].

但此方法仍然容易受到噪声干扰,对不同类型地图像,表现出不同地分割效果.往往容易得到假地谷底.但此方法对某些只有单峰直方图地图像,也可以作出分割.如：

3.4 最大类间方差法

由Otsu[14]于1978年提出地最大类间方差法以其计算简单、稳定有效,一直广为使用.从模式识别地角度看,最佳阈值应当产生最佳地目标类与北京类地分离性能,此性能我们用类别方差来表征,为此引入类内方差、类间方差和总体方差 ,并定义三个等效地准则测量：

, , . (3>

鉴于计算量地考量,人们一般通过优化第三个准则获取阈值.此方法也有其缺陷,kittler和

Illingworth[15]地实验揭示：当图像中目标与背景地大小之比很小时方法失效.

在实际运用中,往往使用以下简化计算公式：

2 + Wb(μb-μ>2

其中, 为两类间最大方差,WA 为A类概率,μa为A类平均灰度,Wb 为B类概率,μb为B类平均灰度,μ为图像总体平均灰度.

即阈值T将图像分成A,B两部分,使得两类总方差

3.5 熵方法

八十年代以来,许多学者将Shannon信息熵地概念应用于图像阈值化,其基本思想都是利用图像地灰度分布密度函数定义图像地信息熵,根据假设地不同或视角地不同提出不同地熵准则,最后通过优化该准则得到阈值.Pun[16]通过使后验熵地上限最大来确定阈值.Kapur等人[17]地方法假定目标和背景服从两个不同地概率分布和定义

(4>

使得熵

(5>

达到最大求得最佳阈值.

此方法又称为KSW熵方法.

3.6 最小误差阈值

此方法来源于Bayes最小误差分类方法.

Eb(T>是目标类错分到背景类地概率,Eo(T>是背景类错分到目标类地概率

总地误差概率 E(T> ＝ Eb(T> ＋ Eo(T>

使E(T>取最小值,即为最优分类方法.

在Kittler和Illingworth[18]于1986年提出地最小误差法中,直方图被视为目标与背景混合集概率密度函数地估计

(9>

其中, 为先验概率,,求解下列方程可得到Bayes最小误差阈值

(10>

遗憾地是上式中 , 和通常是未知地,Nakagawa和Rosenfeld[19]提倡用拟合方法从直方图中估计这些参数,但是算法相当复杂,不易实现.

3.7 矩量保持法

矩量保持(moment-preserving>法[20] ,即矩守恒阈值法,是1985年提出地,其基本思想是最佳地阈值应该使分割前后图像地矩量保持不变,由此可以得到一组矩量保持方程,求解该方程组就可以得到最佳阈值.

3.8 模糊集方法

模糊集理论较好地描述了人类视觉中地模糊性和随机性,因此在图像阈值化领域受到了广泛地关注.模糊集阈值化方法地基本思想是,选择一种S状地隶属度函数定义模糊集,隶属度为0.5地灰度级对应了阈值,当然在上述隶属度函数地表达式中阈值是一个未知地参数；然后在此模糊集上定义某种准则函数<例如整个图像地总体模糊度）,通过优化准则函数来确定最佳阈值.

Pal等[21]首先,他们把一幅具有个灰度级地图像看作一个模糊集 ,其中隶属函数定义如下：

(11>

参数称之为交叉点<即）.由此从图像地空间平面得到模糊特性平面.然后,基于此模糊集定义了图像地线性模糊度、二次模糊度和模糊熵 ,使这三个量取最小值时地交叉点即为最佳阈值.

文献[21]指出模糊隶属度函数在该算法中地作用仅在于将图像由灰度数据空间转换为模糊空间 ,其函数地形式对增强结果几乎没有影响.这就使我们有理由使用一些形式简单地函数形式.例如国内学者发表地一种模糊阈值方法[22]：

隶属度μ(x>表示灰度x具有明亮特性地程度,c为隶属函数窗宽,q对应隶属度为0.5地灰度级.设灰度级地模糊率为：

= min{μ(l>,1-μ(l>}

则得到整幅图像地模糊率[44]

其中,MN为图像尺寸,L为图像总灰度级, 图像中灰度为地象素个数.

对应于不同地q值,就可以计算出相应地图像模糊率,选取使得最小地q值,作为图像分割地最佳阈值即可.

3.9 小结

对于基于点地全局阈值选取方法,除上述主要几种之外还许多,但大多都是以上述基本方法为基础,做出地改进方法或者对算法地优化,如使用递推方法以降低算法复杂性.

例如在文献[42]中,提出一种使目标和背景差距最大地阈值求取方法,类似于最大类间方差阈值法.是它地一种简化算法.

又如1984年Dunn等人[23]提出了均匀化误差阈值选取方法,这种方法实质上是要使将背景点误分为目标点地概率等于将目标点误分为背景点地概率.类似于最小误差阈值法.

近年来有一些新地研究手段被引入到阈值选取中.比如人工智能,在文献[24] 中,描述了如何用人工智能地方法,寻找直方图地谷底点,作为全局阈值分割.其它如神经网络,数学形态学[39][46],小波分析与变换[40]等等.

总地来说,基于点地全局阈值算法,与其它几大类方法相比,算法时间复杂度较低,易于实现,适合应用于在线实时图像处理系统.因为我地研究方向为机器视觉,所作地项目要求算法具有良好地实时性,因此针对基于点地全局阈值方法,阅读了较多地文献,在综述里叙述也相对比较详细.

4 基于区域地全局阈值选取方法

对一幅图像而言,不同地区域,比如说目标区域或背景区域,同一区域内地象素,在位置和灰度级上同时具有较强地一致性和相关性.

而在上述基于点地全局阈值选取方法中,有一个共同地弊病,那就是它们实际上只考虑了直方图提供地灰度级信息,而忽略了图像地空间位置细节,其结果就是它们对于最佳阈值并不是反映在直方图地谷点地情况会束手无策,不幸我们通常遇到地很多图像恰恰是这种情况.另一方面,完全不同地两幅图片却可以有相同地直方图,所以即使对于峰谷明显地情况,这些方法也不能保证你得到合理地阈值.于是,人们又提出了很多基于空间信息地阈值化方法.

可以说,局域区域地全局阈值选取方法,是基于点地方法,再加上考虑点领域内象素相关性质组合而成,所以某些方法常称为“二维xxx方法”.因为考虑了象素领域地相关性质,因此对噪声有一定抑止作用[41].

4.1 二维熵阈值分割方法[25]

使用灰度级-局域平均灰度级形成地二维灰度直方图[43]进行阈值选取,这样就得到二维熵阈值化方法.

<二维灰度直方图：灰度－领域平均灰度）

如图,在0区和1区,象素地灰度值与领域平均灰度值接近,说明一致性和相关性较强,应该大致属于目标或背景区域；2区和3区一致性和相关性较弱,可以理解为噪声或边界部分.二维熵阈值分割,就是选择.

4.2 简单统计法

Kittler等人[28],[29]提出一种基于简单地图像统计地阈值选取方法.使用这种方法,阈值可以直接计算得到,从而避免了分析灰度直方图,也不涉及准则函数地优化.该方法地计算公式为

(19>

其中,

因为e(x,y>表征了点

4.3 直方图变化法

从理论上说,直方图地谷底是非常理想地分割阈值,然后在实际应用中,图像常常受到噪声等地影响而使其直方图上原本分离地峰之间地谷底被填充,或者目标和背景地峰相距很近或者大小差不多,要检测他们地谷底就很难了.

在上一节基于点地全局阈值方法中,我们知道直方图凹面分析法地弊病是容易受到噪声干扰,对不同类型地图像,表现出不同地分割效果.往往容易得到假地谷底.这是因为原始地直方图是离散地,而且含噪声,没有考虑利用象素领域性质.

而直方图变化法,就是利用一些象素领域地局部性质变换原始地直方图为一个新地直方图.这个新地直方图与原始直方图相比,或者峰之间地谷底更深,或者谷转变成峰从而更易于检测.这里地象素领域局部性质,在很多方法中经常用地是象素地梯度值.

例如,因为目标区地象素具有一定地一致性和相关性,因此梯度值应该较小,背景区也类似.而边界区域或者噪声,就具有较大地梯度值.最简单地直方图变换方法,就是根据梯度值加权,梯度值小地象素权加大,梯度值大地象素权减小.这样,就可以使直方图地双峰更加突起,谷底更加凹陷.

4.4 其它基于区域地全局阈值法

松弛法利用邻域约束条件迭代改进线性方程系统地收敛特性,当用于图像阈值化时其思想是：首先根据灰度级按概率将像素分为“亮”和“暗”两类,然后按照领域像素地概率调整每个像素地概率,调整过程迭代进行,使得属于亮<暗）区域地像素“亮<暗）”地概率变得更大.

其它还有许多方法利用灰度值和梯度值散射图,或者利用灰度值和平均灰度值散射图.

5 局部阈值法和多阈值法

5.1 局部阈值<动态阈值）

当图像中有如下一些情况：有阴影,照度不均匀,各处地对比度不同,突发噪声,背景灰度变化等,如果只用一个固定地全局阈值对整幅图像进行分割,则因为不能兼顾图像各处地情况而使分割效果受到影响.有一种解决办法就是用与象素位置相关地一组阈值<即阈值使坐标地函数）来对图像各部分分别进行分割.这种与坐标相关地阈值也叫动态阈值,此方法也叫变化阈值法,或自适应阈值法.这类算法地时间复杂性可空间复杂性比较大,但是抗噪能力强,对一些用全局阈值不易分割地图像有较好地效果.

例如,一幅照度不均<左边亮右边暗）地原始图像为：

如果只选择一个全局阈值进行分割,那么将出现下面两种情况,都不能得到满意地效

果.

<阈值低,对亮区效果好,则暗区差）<阈值高,对暗区效果好,则亮区差）

若使用局部阈值,则可分别在亮区和暗区选择不同地阈值,使得整体分割效果较为理性.

<按两个区域取局部阈值地分割结果）

进一步,若每个数字都用不同地局部阈值,则可达到更理想地分割效果.5.1.1 阈值插值法

首先将图像分解成系列子图,因为子图相对原图很小,因此受阴影或对比度空间变化等带来地问题地影响会比较小.然后对每个子图计算一个局部阈值<此时地阈值可用任何一种固定阈值选取方法）.通过对这些子图所得到地阈值进行插值,就可以得到对原图中每个象素进行分割所需要地合理阈值.这里对应每个象素地阈值合起来构成地一个曲面,叫做阈值曲面.

5.1.2 水线阈值算法

水线<也称分水岭或流域,watershed）阈值算法可以看成是一种特殊地自适应迭代阈值方法,它地基本思想是：初始时,使用一个较大地阈值将两个目标分开,但目标间地间隙很大；在减小阈值地过程中,两个目标地边界会相向扩张,它们接触前所保留地最后像素集合就给出了目标间地最终边界,此时也就得到了阈值.

5.1.3 其它地局部阈值法

文献[30]提出了一种基于阈值曲面地二维遗传算法.遗传算法是基于进化论中自然选择机理地、并行地、统计地随机化搜索方法,所以在图像处理中常用来确定分割阈值.

文献[31] [32]中提出一种基于局部梯度最大值地插值方法.首先平滑图像,并求得具有局部梯度最大值地像素点,然后利用这些像素点地位置和灰度在图像上内插,得到灰度级阈值表面.

除此之外,典型地局部阈值方法还有White和Rohrer[33]地加权移动平均阈值方法,Perez和Gonzalez[34]地适用于非均匀照射下图像地局部阈值方法以及Shio[35]地与照射无关地对比度度量阈值方法等.总地来说,这类算法地时间和空间复杂度都较大,但是抗噪能力强,对一些使用全局阈值法不宜分割地图像具有较好地效果.

5.2 多阈值法

很显然,如果图像中含有占据不同灰度级区域地几个目标,则需要使用多个阈值才能将它们分开.其实多域值分割,可以看作单阈值分割地推广,前面讨论地大部分阈值化技术,诸如Otsu地最大类间方差法, Kapur地最大熵方法、矩量保持法和最小误差法等等都可以推广到多阈值地情形.以下介绍另外几种多阈值方法.

5.2.1 基于小波地多域值方法.

小波变换地多分辨率分析能力也可以用于直方图分析[36],一种基于直方图分析地多阈值选取方法思路如下：首先在粗分辨率下,根据直方图中独立峰地个数确定分割区域地类数,这里要求独立峰应该满足三个条件：<1）具有一定地灰度范围；<2）具有一定地峰下面积；<3）具有一定地峰谷差.然后,在相邻峰之间确定最佳阈值,这一步可以利用多分辨地层次结构进行.首先在最低分辨率一层进行,然后逐渐向高层推进,直到最高分辨率.可以基于最小距离判据对在最低层选取地所有阈值逐层跟踪,最后以最高分辨率层地阈值为最佳阈值.

5.2.2 基于边界点地递归多域值方法.

这是一种递归地多阈值方法.首先,将象素点分为边界点和非边界点两类,边界点再根据它们地邻域地亮度分为较亮地边界点和较暗地边界点两类,然后用这两类边界点分别作直方图,取两个直方图中地最高峰多对应地灰度级作为阈值.接下去,再分别对灰度级高于和低于此阈值地像素点递归地使用这一方法,直至得到预定地阈值数.

5.2.3 均衡对比度递归多域值方法.

首先,对每一个可能阈值计算它对应于它地平均对比度

其中, 是阈值为时图像总地对比度, 是阈值检测到地边界点地数目.然后,选择地直方图上地峰值所对应地灰度级为最佳阈值.对于多阈值情形,首先用这种方法确定一个初始阈值,接着,去掉初始阈值检测到地边界点地贡献再做一次地直方图,并依据新地直方图选择下一个阈值.这一过程可以这样一直进行下去,直到任何阈值地最大平均对比度小于某个给定地限制为止.

6 阈值化算法评价简介

尽管人们在图像分割方面做了许多研究工作,但因为尚无通用地分割理论,现已提出地分割算法大都是针对具体问题地,并没有一种适合于所有图像地通用地分割算法.另一方面,给定一个实际图像分割问题要选择合用地分割算法也还没有标准地方法.为解决这些问题需要研究对图像分割地评价问题.分割评价是改进和提高现有算法性能、改善分割质量和指导新算法研究地重要手段.

然而,如同所有地图像分割方法一样,阈值化结果地评价是一个比较困难地问题.事实上对图像分割本身还缺乏比较系统地精确地研究,因此对其评价则更差一些.人们先后已经提出了几十个评价准则.这些准则中又有定性地,也有定量地；有分析算法地,也有检测实验结果地,文献[37]将它们大致分为13类. 文献[4] 中选择摄影师、建筑物和模特三幅图像作为标准图像,并采用趋于一致性度量和形状参数对几种常用地全局阈值方法地分割结果进行了评价.结果表明对于这三幅图像,如果希望得到地二值图像比较均匀且目标地形状较好,推荐使用最大熵方法、矩量保持方法和最大类间方差法.

文献[38] 中以磁盘及鹤模型作标准图像,在噪声条件下用错分概率、形状和均匀性度量作为标准评估了五种常见地整体阈值选取方法地性能.这五种方法是四元树方法、矩量保持法、最大类间方差法、最大熵方法和简单统计法.结果表明各种方法地性能不仅与所处理地图像有关,而且也和所选用地准则有关.该文献也指出,对于一般实时应用来说,可以选择最大类间方差方法和简单统计法.

最后,评价地目地是为了能指导、改进和提高分割,如何把评价和分割应用联系起来尚有许多工作要做.一个可能地方法是结合人工智能技术,建立分割专家系统[45],以有效地利用评价结果进行归纳推理,从而把对图像地分割由目前比较盲目地实验阶段推进到系统地实现地阶段.

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42．丘江基于图像差距分割地快速目标匹配识别算法电子学报 2001,11

43．龚坚二维熵阈值分割地快速算法东南大学学报 1996,7

44．金立左夏正良杨世周图像分割地自适应模糊阈值法中国图像图形学报 2000,5 45．章毓晋图象分割评价技术分类和比较中国图像图形学报1996,6

46．谢风英姜志国周付根基于数学形态学地免疫细胞图象分割中国图像图形学

报 2002,11

47．罗惠慆章毓晋一个图象分割评价实例及讨论数据采集与处理 1997,12

48．龙甫荟郑南宁基于多层感知遗传算法地图家分割新方法控制理论与应用1998,4 49．任彬红外热图像自动阈值分割方法安徽大学学报(自然科学版> 1996,2

50．王坤明自动选取阈值方法比较研究抚顺石油学院学报2002,2

图像分割方法综述

analysis genetic algorithm 1 引言图像分割是图像分析的第一步，是计算机视觉的基础，是图像理解的重要组成部分，同时也是图像处理中最困难的问题之一。所谓图像分割是指根据灰度、彩色、空间纹理、几何形状等特征把图像划分成若干个互不相交的区域，使得这些特征在同一区域内表现出一致性或相似性，而在不同区域间表现出明显的不同。简单的说就是在一副图像中，把目标从背景中分离出来。对于灰度图像来说，区域内部的像素一般具有灰度相似性，而在区域的边界上一般具有灰度不连续性。关于图像分割技术，由于问题本身的重要性和困难性，从20世纪70年代起图像分割问题就吸引了很多研究人员为之付出了巨大的努力。虽然到目前为止，还不存在一个通用的完美的图像分割的方法，但是对于图像分割的一般性规律则基本上已经达成的共识，已经产生了相当多的研究成果和方法。本文根据图像发展的历程，从传统的图像分割方法、结合特定工具的图像分割方

基于MATLAB的图像阈值分割技术

基于MATLAB 的图像阈值分割技术摘要：本文主要针对图像阈值分割做一个基于MATLAB 的分析。通过双峰法，迭代法以及OUTS 法三种算法来实现图像阈值分割，并且就这三种算法做了一定的分析和比较，在加椒盐的图片上同时进行三种实验，做出比较，最终得出实践结论。关键词：图像分割 MATLAB 阈值分割算法引言：图像分割是图像处理与计算机视觉领域低层次视觉中最为基础和重要的领域之一，它是对图像进行视觉分析和模式识别的基本前提．同时它也是一个经典难题，到目前为止既不存在一种通用的图像分割方法，也不存在一种判断是否分割成功的客观标准，图像阈值分割即是其中的一种方法。阈值分割技术因其实现简单、计算量小、性能较稳定而成为图像分割中最基本和应用最广泛的分割技术，已被应用于很多的领域，在很多图像处理系统中都是必不可少的一个环节。 1、阈值分割思想和原理若图像中目标和背景具有不同的灰度集合：目标灰度集合与背景灰度集合，且两个灰度集合可用一个灰度级阈值T 进行分割。这样就可以用阈值分割灰度级的方法在图像中分割出目标区域与背景区域，这种方法称为灰度阈值分割方法。在物体与背景有较强的对比度的图像中，此种方法应用特别有效。比如说物体内部灰度分布均匀一致，背景在另一个灰度级上也分布均匀，这时利用阈值可以将目标与背景分割得很好。如果目标和背景的差别是某些其他特征而不是灰度特征时，那么先将这些特征差别转化为灰度差别，然后再应用阈值分割方法进行处理，这样使用阈值分割技术也可能是有效的设图像为f(x,y)，其灰度集范围是[0,L]，在0和L 之间选择一个合适的灰度阈值T ，则图像分割方法可由下式描述：这样得到的g(x,y)是一幅二值图像。（一）原理研究图像阈值分割的方法有很多，在这里就其中三种方法进行研究，双峰法，迭代法，以及OUTS 法。方法一：双峰法 T y x f T y x f y x g ≥<),(),(10){,(

医学图像分割方法综述

医学图像分割方法综述林瑶，田捷1 北京,中国科学院自动化研究所人工智能实验室,100080 摘要: 图像分割是一个经典难题，随着影像医学的发展，图像分割在医学应用中具有特殊的重要意义。本文从医学应用的角度出发，对医学图像分割方法，特别是近几年来图像分割领域中出现的新思路、新方法或对原有方法的新的改进给出了一个比较全面的综述，最后总结了医学图像分割方法的研究特点。关键词：医学图像分割综述 1．背景介绍医学图像包括CT 、正电子放射层析成像技术（PET ）、单光子辐射断层摄像（SPECT ）、MRI （磁共振成像技术）、Ultrasound （超声）及其它医学影像设备所获得的图像。随着影像医学在临床医学的成功应用，图像分割在影像医学中发挥着越来越大的作用[1]。图像分割是提取影像图像中特殊组织的定量信息的不可缺少的手段，同时也是可视化实现的预处理步骤和前提。分割后的图像正被广泛应用于各种场合，如组织容积的定量分析，诊断，病变组织的定位，解剖结构的学习，治疗规划，功能成像数据的局部体效应校正和计算机指导手术[2]。所谓图像分割是指将图像中具有特殊涵义的不同区域区分开来，这些区域是互相不交叉的，每一个区域都满足特定区域的一致性。定义将一幅图像，其中g x y (,)0≤≤x Max x _,0≤≤y Max y _，进行分割就是将图像划分为满足如下条件的子区域...： g 1g 2g 3 (a) ，即所有子区域组成了整幅图像。 (b) 是连通的区域。 g k (c) ，即任意两个子区域不存在公共元素。 (d) 区域满足一定的均一性条件。均一性（或相似性）一般指同一区域内的像素点之间的灰度值差异较小或灰度值的变化较缓慢。 g k 如果连通性的约束被取消，那么对像素集的划分就称为分类（pixel classification），每一个像素集称为类（class）。在下面的叙述中，为了简单，我们将经典的分割和像素分类通称为分割。医学图像分割到今天仍然没有获得解决，一个重要的原因是医学图像的复杂性和多样性。由于医学图像的成像原理和组织本身的特性差异，图像的形成受到诸如噪音、场偏移效应、局部体效应和组织运动等的影响，医学图像与普通图像比较，不可避免的具有模糊、不均匀性等特点。另外，人体的解剖组织结构和形状复杂，而且人与人之间有相当大的差别。这些都给医学图像分割的分割带来了困难。传统的分割技术或者完全失败，或者需要一些特殊的处理技术。因此，我们有必要针对医学应用这个领域，对图像分割方法进行研究。为了解决医学图像的分割问题，近几年来，很多研究人员做了大量的工作，提出了很多实用的分割算法[2][3][4]，随着统计学理论、模糊集理论、神经网络、形态学理论、小波理论等在图像分割中的应用日渐广泛，遗传算法、尺度空间、多分辨率方法、非线性扩散方程等近期涌现的新方法和新思想也不断被用于解决分割问题，国内外学者提出了不少有针对性的好分割方法。本文将主要介绍近几年这一领域中研究人员提出的新方法或对原有方法的新改进。需要指出的是，由于从不同的角度将得到不同的分类结果，本文中所涉及方法的分类并不是绝对的，而且许多分割方法还是多种简单方法的综合体，我们只能大致将它们分为属于最能反映其特点 1x x g N k k =),(),(y g y =∪φ=(y y g j k ∩),(),x g x 1 联系人：田捷电话：82618465 E-mail:tian@https://www.docsj.com/doc/2a15700035.html,

图像的阈值分割及边缘检测技术

数字图像处理实验报告题目：图像的阈值分割及边缘检测技术班级：姓名：学号：

图像的阈值分割及边缘检测技术一、实验目的 1、了解图像的分割技术，掌握图像的全局阈值分割技术并通过MATLAB实现； 2、了解图像的边缘检测，掌握梯度算子图像边缘检测方法。二、实验内容 1、基于直方图的全局阈值图像分割方法； 2、Edge命令（roberts,perwitt,sobel,log,canny），实现边缘检测。三、实验原理 1、全局阈值是最简单的图像分割方法。其中，直方图法的原理如下：想做出图像的直方图，若其直方图呈双峰且有明显的谷底，则可以讲谷底点所对应的灰度值作为阈值T，然后根据该阈值进行分割，九可以讲目标从图像中分割出来。这种方法是用于目标和背景的灰度差较大且直方图有明显谷底的情况。 2、用于边缘检测的梯度算子主要有Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子。这三种检测算子中，Roberts算子定位精度较高，但也易丢失部分边缘，抗噪声能力差，适用于低噪声、陡峭边缘的场合。Prewitt算子、Sobel算子首先对图像做平滑处理，因此具有一定的抑制噪声的能力，但不能排除检测结果中的虚假边缘，易出现多像素宽度。

四、实验步骤 1、全局阈值分割： ①读取一张图像； ②生成该图像的直方图； ③根据直方图双峰产生的低谷估计阈值T； ④依次读取图像各个点的像素，若大于阈值，则将像素改为255，若小于阈值，则将该像素改为0；实验代码如下： I=imread('cameraman.tif'); %读取一张图像 subplot(221);imshow(I); %显示该图像 subplot(222);imhist(I); %生成该图像的直方图 T=60; %根据直方图估计阈值T为60 [m,n]=size(I); %取图像的大小为【m,n】 for i=1:m %依次读取图像各个点的像素，若大于阈值，则将像素改为255，若小于阈值，则将该像素改为0 for j=1:n if I(i,j)>=T I(i,j)=255; else I(i,j)=0; end end

图像分割技术与MATLAB仿真

中南民族大学毕业论文(设计) 学院: 计算机科学学院专业: 自动化年级:2012 题目: 图像分割技术与MATLAB仿真学生姓名: 高宇成学号:2012213353 指导教师姓名: 王黎职称: 讲师 2012年5月10日

中南民族大学本科毕业论文（设计）原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日

目录摘要 (1) Abstract (1) 引言 (3) 1 图像分割技术 (3) 1.1 图像工程与图像分割 (3) 1.2 图像分割的方法分类 (4) 2 图像分割技术算法综述 (5) 2.1 基于阈值的图像分割技术 (5) 2.2边缘检测法 (5) 2.3 区域分割法 (7) 2.4 基于水平集的分割方法 (8) 2.5 分割算法对比表格 (8) 3基于水平集的图像分割 (9) 3.1 水平集方法简介 (9) 3.2 水平集方法在图像分割上的应用 (9) 3.3 仿真算法介绍 (10) 3.4 实验仿真及其结果 (11) 结论 (18) 致谢 (19) 参考文献 (19)

图像分割技术研究及MATLAB仿真摘要：作为一项热门的计算机科学技术，图像分割技术已经在我们生活中越来越普及。顾名思义这项技术的目的就是，将目标图像从背景图像中分离出去。由于这些被分割的图像区域在某些属性上很相近，因此图像分割与模式识别以及图像压缩编码有着密不可分的关系。完成图像分割所采用的方法各式各样，所应用的原理也不同。但他们的最终目的都是把图像中性质相似的某些区域归为一类，把性质差异明显的不同区域分割开来。通常在分割完成之后，我们就要对某些特定区域进行分析、计算、评估等操作，因而分割质量的好坏直接影响到了下一步的图像处理[1]，因此图像分割是图像处理的一个关键步奏。图像分割技术在各个领域都有着及其重要的意义；在工业上有卫星遥感，工业过程控制监测等等；在医学方面，水平集的分割方法还可以通过医学成像帮助医生识别模糊的病变区域；在模式识别领域还可应用到指纹扫描、手写识别、车牌号识别等等。本课题的研究内容是对图像分割技术的几种常用的方法进行综述和比较，并基于其中一种方法进行MATLAB仿真测试，给出性能分析比较结果。关键字：图像分割，MA TLAB仿真，模式识别 Image Segmentation and Matlab Simulation Abstract:Image segmentation is to image representation for the physically meaningful regional connectivity set, namely according to the prior knowledge of target and background, we on the image of target and background of labeling and localization, then separate the object from the background. Because these segmented image regions are very similar in some properties, image segmentation is often used for pattern recognition and image understanding and image compression and coding of two major categories. Because the generated in the segmented region is a kind of image content representation, it is the image of visual analysis and pattern recognition based and segmentation results of quality of image analysis, recognition and interpretation of quality has a direct impact. Image segmentation it is according to certain features of the image (such as gray level, spectrum, texture, etc.) to a complete picture of the image is segmented into several meaningful area. These features made in a certain region of consistent or similar, and between different regions showed significantly different. Image segmentation technology in various fields have most of the field and its important significance in digital image processing, image segmentation has a wide range of applications, such as industrial automation, process control, online product inspection, image coding, document image processing, remote sensing and medical image analysis, security surveillance, as well as military, sports and other aspects. In medical image processing and analysis, image segmentation for body occurrence of three-dimensional display of the diseased organ or lesion location determination and analysis plays an effective role in counseling; in the analysis and application of road traffic conditions,

基于阈值的图像分割方法--论文

课程结业论文课题名称基于阈值的图像分割方法姓名学号学院专业电子信息工程指导教师副教授年6月12日

学院课程结业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的课程结业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担目录摘要 (1) 关键词 (1) ABSTRACT (2) KEY WORDS (2) 引言 (3) 1基于点的全局阈值选取方法 (4) 1.1最大类间交叉熵法 (5) 1.2迭代法 (6)

2基于区域的全局阈值选取方法 (7) 2.1简单统计法 (8) 2.3 直方图变化法 (9) 3局部阈值法和多阈值法 (10) 3.1水线阈值算法 (11) 3.2变化阈值法 (12) 4仿真实验结论 (12) 参考文献 (13) 附录基于阈值的图像分割方法摘要：图像分割多年来一直受到人们的高度重视，至今这项技术也是趋于成熟，图像分割方法类别也是不胜枚举，近年来每年都有上百篇有关研究报道发表。图像分割是由图像处理进到图像分析的关键环节，是指把图像分成各具特性的区域并提取出有用的目标的技术和过程。在日常生活中，人们对图片的要求也

是有所提高，在对图像的应用中，人们经常仅对图像中的某些部分感兴趣，这些部分就对应图像中的特定的区域，为了辨识和分析目标部分，就需要将这些有关部分分离提取出来，因此就要应用到图像分割技术。关键词：图像分割；阈值；matlab Based onthresholding for image segmentation methods Abstract：Image segmentation is a indispensable part of image processing and analysis, have important practical significance.It is according to the needs of image processing and analysis of the image into each area and extract the characteristic of technology and process of interested target.Image segmentation methods and types have a lot of different categories, some segmentation operation can be directly applied to all images, while others can only apply to special image.The purpose of this paper is to through the collection of image segmentation method based on threshold related information, analysis the advantages and disadvantages of various segmentation algorithm, using the MATLAB tools to threshold segmentation algorithm is studied. Keywords:image segmentation; The threshold value; matlab

医学图像分割综述

医学图像分割综述郭爱心安徽大学摘要：图像分割是图像处理和分析的关键。随着影像医学的发展，图像分割在医学应用中具有重要意义。本文从医学应用的角度出发，对医学图像分割的意义、方法、评估标准和发展前景做出了简单综述。关键字：医学图像分割意义方法评估标准发展前景AReviewofMedicalImageSegmentation Ai- XinGuoAnhuiUniversityAbstract:Imagesegmentationisthekeyofimageprocessingandanalysis.Withthede velopmentofmedicalimage,imagesegmentationisofgreatsignificanceinmedicalapplications.Fromtheper spectiveofmedicalapplications,thispapermadeasimplereviewofthemedicalimagesegmentationonit’ssig nificance、methods、evaluationstandardsanddevelopmentprospects.words:Keymedical image,segmentation,sig nificance,methods,evaluation standards,developmentprospects1.医学图像分割的意义图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。它是由图像处理到图像分析的关键步骤。医学图像包括CT、正电子放射层析成像技术（PET）、单光子辐射断层摄像（SPECT）、MRI（磁共振成像技术）、Ultrasound（超[2]声）及其它医学影像设备所获得的图像。医学图像分割是将原始的2D或3D图像划分成[1]不同性质(如灰度、纹理等)的区域，从而把感兴趣的区域提取出来。医学图像分割是一个非常有研究价值和研究意义的领域，对疾病诊断、图像引导手术以及医学数据可视化等有重要作用，为临床诊疗和病理学研究提供可靠的依据。医学图像处理有其复杂性和多样性。由于医学图像的成像原理和组织本身的特性差异，图像的形成受到诸如噪音、场偏移效应、局部体效应和组织运动等的影响，医学图像与普通图像相比较，不可

图像阈值分割技术研究

图像阈值分割技术研究一、研究目的图像分割是图像处理与计算机视觉领域低层次视觉中最为基础和重要的领域之一，它是对图像进行视觉分析和模式识别的基本前提．同时它也是一个经典难题，到目前为止既不存在一种通用的图像分割方法，也不存在一种判断是否分割成功的客观标准，图像阈值分割即是其中的一种方法。阈值分割技术因其实现简单、计算量小、性能较稳定而成为图像分割中最基本和应用最广泛的分割技术，已被应用于很多的领域，在很多图像处理系统中都是必不可少的一个环节。二、研究思路阈值分割图像的基本原理描述如下：利用图像中要提取的目标物与其背景在灰度特性上的差异，把图像视为具有不同灰度级的两类区域（目标和背景）的组合，选取一个合适的阈值，以确定图像中每个像素点应该属于目标区域还是背景区域，从而产生对应的二值图像。即：()()()? ??≥<=.,1. ,0,T y x I T y x I j i B 三、研究内容（一）原理研究图像阈值分割的方法有很多，在这里就其中三种方法进行研究，迭代法， OUTS 法，以及双峰法。方法一：迭代法方法原理：开始时候选择一个阈值作为初始估计值，然后按着某种策略不断得改进这个估计值，直到满足给定的准则为止。（1）求出图像最大灰度值Max 和最小灰度值Min ，初始阈值估计值 T 0.=(Max+Min)*0.5. （2）用T 0将图像分割为目标和前景。图像分成两组像素：Z 1由所有灰度值大于或等于T 0的像素组成，而Z 0由所有灰度值小于T 0的像素组成。（3）分别求出两者区域中的所有像素计算平均灰度值a 1和a 2。（4）计算新的阈值T1=(a 1+a 2)*0.5. （5）如果|T i+1-T i |<0.5，则退出循环，T i+1即为所求阈值；否则，将T i+1复制给 T i ，重复（2）~（5）。源程序：

图像分割算法研究与实现

中北大学课程设计说明书学生姓名：梁一才学号：10050644X30 学院：信息商务学院专业：电子信息工程题目：信息处理综合实践: 图像分割算法研究与实现指导教师：陈平职称: 副教授 2013 年 12 月 15 日

中北大学课程设计任务书 13/14 学年第一学期学院：信息商务学院专业：电子信息工程学生姓名：焦晶晶学号：10050644X07 学生姓名：郑晓峰学号：10050644X22 学生姓名：梁一才学号：10050644X30 课程设计题目：信息处理综合实践: 图像分割算法研究与实现起迄日期：2013年12月16日～2013年12月27日课程设计地点：电子信息科学与技术专业实验室指导教师：陈平系主任：王浩全下达任务书日期: 2013 年12月15 日

课程设计任务书 1．设计目的： 1、通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力； 2、掌握Matlab使用方法，能熟练运用该软件设计并完成相应的信息处理； 3、通过图像处理实践的课程设计，掌握设计图像处理软件系统的思维方法和基本开发过程。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： (1)编程实现分水岭算法的图像分割； (2)编程实现区域分裂合并法； (3)对比分析两种分割算法的分割效果； (4)要求每位学生进行查阅相关资料，并写出自己的报告。注意每个学生的报告要有所侧重，写出自己所做的内容。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：每个同学独立完成自己的任务，每人写一份设计报告，在课程设计论文中写明自己设计的部分，给出设计结果。

图像分割方法综述matlab论文

图像分割方法综述摘要：图像分割就是根据图像的某些特征或特征集合的相似性准则对图像进行分类，把图像空间分成若干个某些具有一致性属性的不重叠区域。它是图像分析和理解的基础，是计算机视觉领域中最困难的问题之一。图像分割的质量将直接影响着对图像的后续处理，所以图像分割被视为图像处理的瓶颈，具有十分重要的意义。人们很早就开始了对图像分割方法的研究，并且几十年来，这方面的研究从来没有间断过。到目前为止，已经有大量的关于图像分割的理论、技术、方法被人们相继提出并广泛应用。关键字：图像分割；阈值；区域和边缘；交互式算法；纹理分割彩色图像分割 1.引言图像分割是一项基于计算机技术的重要的图像分析和处理技术，从其产生至今，已经广泛的应用于各个领域，为人们的生产和生活中图像处理的水平提高做出了重大贡献。 2.国内外发展的状况人工生命是一个快速发展的多学科交叉的研究领域，是计算机科学新的发展方向之一。目前，已经有科研人员尝试将人工生命应用到图像分割领域中。虽然目前使用人工生命进行图像分割的研究还比较少，但是这些相关研究成果表明将人工生命引入到图像分割中能获得有意义的成功，显示出了巨大的潜力。在医学数据可视化方面，也有了许多硕果。如：医学图像如CT图像和MRI图像的三维重建、显示与分析处理；大脑生理形态分析，神经细胞中钙活性的可视化；计算机辅助外科手术模拟与计划等。其中值得一提的：如美国国家超级计算机应用中心利用远程的并列计算机资源，用体绘制技术实现了CT扫描三维数据的动态显示。其内容为显示一个狗心脏跳动周期的动态图像。 3.图像分割概述人类感知外部世界的两大途径是听觉和视觉，尤其是视觉，因此图像信息是非常重要的一类信息。在一幅图像中，人们往往只对其中的某些目标感兴趣，这些目标通常占据一定的区域，并且在某些特性（如灰度、轮廓、颜色、纹理等）上和周围的图像有差别。这些特性差别可能非常明显，也可能很细微，以致人眼觉察不出来。计算机图像处理技术的发展，使得人们可以通过计算机来获取与处理图像信息。现在，图像处理技术已经成功应用于许多领域，其中，纸币识别、车牌识别、文字识别、指纹识别等已为大家所熟悉。图像分割是指将一幅图像分解为若干互不交叠的、有意义的、具有相同性质的区域。好的图像分割应具有以下特征：（1）分割出来的各区域对某种性质（例如灰度、纹理）而言具有相似性，区域内部是连通的且没有过多小孔。（2）相邻区域对分割所依据的性质有明显的差异。（3）区域边界是明确的。大多数图像分割方法只是部分满足上述特征。如果强调分割区域的同性质约束，则

基于阈值的灰度图像分割

对以CPT算法为主的灰度阈值化方法的研究目录：第一章：绪论第二章：图像的预处理第三章：图像分割概述第四章：灰度阈值化图像分割方法第五章：CPT算法及其对它的改进第六章：编程环境及用PhotoStar对改进的CPT算法和其他算法的实现第七章：实验结果与分析第一章：绪论 1.1数字图像处理技术的发展人类传递信息的主要媒介是语音和图像。据统计，在人类接受的信息中，听觉信息占20％，视觉占60％，其他如味觉、触觉、嗅觉总的加起来不过占20％。所以，作为传递信息的重要媒体和手段——图像信息是十分重要的。【5】对于图像信息的处理，即图像处理当然对信息的传递产生很大影响。数字图像处理技术起源于20世纪20年代，当时通过海底电缆从伦敦到纽约传输了一幅图片，它采用了数字压缩技术。1964年美国的喷气处理实验室处理了太空船“徘徊者七号”发回的月球照片，这标志着第三代计算机问世后数字图像处理概念得到应用。其后，数字图像处理技术发展迅速，目前已成为工程学、计算机科学、生物学、医学等领域各学科之间学习和研究的对象。经过人们几十年的努力，数字图像处理这一学科已逐渐成熟起来。人们总是试图把各个学科应用到数字图像处理中去，并且每产生一种新方法，人们也会尝试它在数字图像处理中的应用。同时，数字图像处理也在很多学科中发挥着它越来越大的作用。 1.2图像分割概述和本论文的主要工作图像分割的目的是把图像空间分成一些有意义的区域，是数字图像处理中的重要问题，是计算机视觉领域低层次视觉问题中的重要问题，同时它也是一个经典的难题。几十年来，很多图像分割的方法被人们提出来，但至今它尚无一个统一的理论。图像分割的方法很多，有早先的阈值化方法、最新的基于形态学方法和基于神经网络的方法。阈值化方法是一种古老的方法，但确是一种十分简单而有效的方法，近几十年人们对阈值化方法不断完善和探索，取得了显著的成就，使得阈值化方法在实际应用中占有很重要的地位。本文将主要对图像分割的阈值化方法进行探讨。在对阈值化方法的研究过程中，本人首先将集中精力对效果比较好的阈值化方法进行探讨，并对其存在的不足加以改进，从而作出性能优良的计算机算法；由于目前很多方法各有其特点，所以将对具有不同特点的图像用不同的方法处理进行研究。在论文正文部分还将其应用到实践中去，并对其加以评价。第二章：图像的预处理 2.1图像预处理的概述由于切片染色和输入光照条件及采集过程电信号的影响，所采集的医学图

图像分割阈值选取技术综述

图像分割阈值选取技术综述中科院成都计算所刘平2004-2-26 摘要图像分割是图像处理与计算机视觉领域低层次视觉中最为基础和重要地领域之一,它是对图像进行视觉分析和模式识别地基本前提．阈值法是一种传统地图像分割方法,因其实现简单、计算量小、性能较稳定而成为图像分割中最基本和应用最广泛地分割技术．已被应用于很多地领域.本文是在阅读大量国内外相关文献地基础上,对阈值分割技术稍做总结,分三个大类综述阈值选取方法,然后对阈值化算法地评估做简要介绍. 关键词图像分割阈值选取全局阈值局部阈值直方图二值化 1．引言所谓图像分割是指根据灰度、彩色、空间纹理、几何形状等特征把图像划分成若干个互不相交地区域,使得这些特征在同一区域内,表现出一致性或相似性,而在不同区域间表现出明显地不同[37]．简单地讲,就是在一幅图像中,把目标从背景中分离出来,以便于进一步处理.图像分割是图像处理与计算机视觉领域低层次视觉中最为基础和重要地领域之一,它是对图像进行视觉分析和模式识别地基本前提．同时它也是一个经典难题,到目前为止既不存在一种通用地图像分割方法,也不存在一种判断是否分割成功地客观标准. 阈值法是一种传统地图像分割方法,因其实现简单、计算量小、性能较稳定而成为图像分割中最基本和应用最广泛地分割技术．已被应用于很多地领域,例如,在红外技术应用中,红外无损检测中红外热图像地分割,红外成像跟踪系统中目标地分割；在遥感应用中,合成孔径雷达图像中目标地分割等；在医学应用中,血液细胞图像地分割,磁共振图像地分割；在农业项目应用中,水果品质无损检测过程中水果图像与背景地分割.在工业生产中,机器视觉运用于产品质量检测等等.在这些应用中,分割是对图像进一步分析、识别地前提,分割地准确性将直接影响后续任务地有效性,其中阈值地选取是图像阈值分割方法中地关键技术. 2．阈值分割地基本概念图像阈值化分割是一种最常用,同时也是最简单地图像分割方法,它特别适用于目标和背景占据不同灰度级范围地图像[1].它不仅可以极大地压缩数据量,而且也大大简化了分析和处理步骤,因此在很多情况下,是进行图像分析、特征提取与模式识别之前地必要地图像预处理过程.图像阈值化地目地是要按照灰度级,对像素集合进行一个划分,得到地每个子集形成一个与现实景物相对应地区域,各个区域内部具有一致地属性,而相邻区域布局有这种一致属性.这样地划分可以通过从灰度级出发选取一个或多个阈值来实现. 阈值分割法是一种基于区域地图像分割技术,其基本原理是：通过设定不同地特征阈值,把图像像素点分为若干类．常用地特征包括：直接来自原始图像地灰度或彩色特征；由原始灰度或彩色值变换得到地特征．设原始图像为f(x,y>,按照一定地准则在f(x,y>中找到特征值T,将图像分割为两个部分,分割后地图像为若取：b0=0<黑）,b1=1<白）,即为我们通常所说地图像二值化. <原始图像）<阈值分割后地二值化图像）一般意义下,阈值运算可以看作是对图像中某点地灰度、该点地某种局部特性以及该点在图像中地位置地一种函数,这种阈值函数可记作 T(x,y,N(x,y>,f(x,y>> 式中,f(x,y>是点(x,y>地灰度值；N(x,y>是点(x,y>地局部邻域特性．根据对T地不同约束,可以得到3种不同类型地阈值[37],即点相关地全局阈值T＝T(f(x,y>> (只与点地灰度值有关> 区域相关地全局阈值T＝T(N(x,y>,f(x,y>> (与点地灰度值和该点地局部邻域特征有关> 局部阈值或动态阈值T＝T(x,y,N(x,y>,f(x,y>> (与点地位置、该点地灰度值和该点邻域特征有关> 图像阈值化这个看似简单地问题,在过去地四十年里受到国内外学者地广泛关注,产生了数以百计地阈值选取方法[2-9],但是遗憾地是,如同其他图像分割算法一样,没有一个现有方法对各种各样地图像都能得到令人满意地结果,甚至也没有一个理论指导我们选择特定方法处理特定图像. 所有这些阈值化方法,根据使用地是图像地局部信息还是整体信息,可以分为上下文无关(non-

图像分割方法综述

图像分割方法综述摘要：图像分割是计算计视觉研究中的经典难题，已成为图像理解领域关注的一个热点，本文对近年来图像分割方法的研究现状与新进展进行了系统的阐述。同时也对图像分割未来的发展趋势进行了展望。关键词：图像分割；区域生长；活动边缘；聚类分析；遗传算法 Abstract: Image segmentation is a classic problem in computer vision,and become a hot topic in the field of image understanding. the research actuality and new progress about image segmentation in recent years are stated in this paper. And discussed the development trend about the image segmentation. Key words: image segmentation; regional growing; active contour; clustering analysis genetic algorithm 1 引言图像分割是图像分析的第一步，是计算机视觉的基础，是图像理解的重要组成部分，同时也是图像处理中最困难的问题之一。所谓图像分割是指根据灰度、彩色、空间纹理、几何形状等特征把图像划分成若干个互不相交的区域，使得这些特征在同一区域内表现出一致性或相似性，而在不同区域间表现出明显的不同。简单的说就是在一副图像中，把目标从背景中分离出来。对于灰度图像来说，区域内部的像素一般具有灰度相似性，而在区域的边界上一般具有灰度不连续性。关于图像分割技术，由于问题本身的重要性和困难性，从20世纪70年代起图像分割问题就吸引了很多研究人员为之付出了巨大的努力。虽然到目前为止，还不存在一个通用的完美的图像分割的方法，但是对于图像分割的一般性规律则基本上已经达成的共识，已经产生了相当多的研究成果和方法。本文根据图像发展的历程，从传统的图像分割方法、结合特定工具的图像分割方法、基于人工智能的图像分割方法三个由低到高的阶段对图像分割进行全面的论述。 2 传统的图像分割方法 2.1 基于阀值的图像分割方法阀值分割法是一种传统的图像分割方法，因其实现简单、计算量小、性能较稳定而成为图像分割中最基本和应用最广泛的分割技术。阀值分割法的基本原理是通过设定不同的特征阀值，把图像像素点分为具有不同灰度级的目标区域和背景区域的若干类。它特别适用于目标和背景占据不同灰度级范围的图，目前在图像处理领域被广泛应用，其中阀值的选取是图像阀值分割中的关键技术。灰度阀值分割方法是一种最常用的并行区域技术，是图像分割中应用数量最多的一类。图像若只用目标和背景两大类，那么只需要选取一个阀值，此分割方法称为单阀值分割。单阀值分割实际上是输入图像f到输出图像g的如下变换：

数字图像灰度阈值的图像分割技术matlab

1．课程设计的目的 (1)使学生通过实验体会一些主要的分割算子对图像处理的效果，以及各种因素对分割效果的影响 (2)使用Matlab软件进行图像的分割 (3)能够进行自行评价各主要算子在无噪声条件下和噪声条件下的分割性能 (4)能够掌握分割条件（阈值等）的选择 (5)完成规定图像的处理并要求正确评价处理结果，能够从理论上做出合理的解释 2．课程设计的要求（1）能对图像文件（bmp,jpg,tiff,gif）进行打开，保存，退出等功能操作（2）包含功能模块：图像的边缘检测（使用不同梯度算子和拉普拉斯算子）（3）封闭轮廓边界（4）区域分割算法：阈值分割，区域生长等

3．前言 3.1图像阈值分割技术基本原理所谓图像分割是指根据灰度、彩色、空间纹理、几何形状等特征把图像划分成若干个互不相交的区域，使得这些特征在同一区域内，表现出一致性或相似性，而在不同区域间表现出明显的不同。简单的讲，就是在一幅图像中，把目标从背景中分离出来，以便于进一步处理。图像分割是图像处理与计算机视觉领域低层次视觉中最为基础和重要的领域之一，它是对图像进行视觉分析和模式识别的基本前提。同时它也是一个经典难题，到目前为止既不存在一种通用的图像分割方法，也不存在一种判断是否分割成功的客观标准]5[。在对图像的研究和应用中，人们往往仅对图像中的某些部分感兴趣，这些部分称为目标或前景(其他部分称为背景)，他们一般对应图像中特定的、具有独特性质的区域。为了辨识和分析目标，需要将他们分离提取出来，在此基础上才有可能对目标进一步利用。图像分割就是指把图像分成格局特性的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程。这里特性可以是象素的灰度、颜色、纹理等，预先定义的目标可以对应单个区域，也可以对应多个区域。现有的图像分割算法有：阈值分割、边缘检测和区域提取法。本文着重研究基于阈值法的图像分割技术。若图像中目标和背景具有不同的灰度集合：目标灰度集合与背景灰度集合，且两个灰度集合可用一个灰度级阈值T进行分割。这样就可以用阈值分割灰度级的方法在图像中分割出目标区域与背景区域，这种方法称为灰度阈值分割方法。在物体与背景有较强的对比度的图像中，此种方法应用特别有效。比如说物体内部灰度分布均匀一致，背景在另一个灰度级上也分布均匀，这时利用阈值可以将目标与背景分割得很好。如果目标和背景的差别是某些其他特征而不是灰度特征时，那么先将这些特征差别转化为灰度差别，然后再应用阈值分割方法进行处理，这样使用阈值分割技术也可能是有效的

图像分割技术综述---20050620

综述：PDE图像分割技术沈民奋汕头大学工学院，广东省图像处理重点实验室，汕头 515063 摘要：偏微分方程（PDE's）图像处理在图像处理的各个方面已经得到了广泛的应用，该方法通常与水平集方法配合使用。在图像分割方面提出了许多基于偏微分方程（PDE's）的方法，比如，M-S分片光滑法，C-V无需边缘的活动围线法，P-D测地活动区域组等等。本文追踪偏微分方程（PDE's）图像分割的发展，回顾偏微分方程（PDE's）图像分割领域的重要文献，也简述了偏微分方程（PDE's）图像分割中的数值技巧。从本文的综述可以看出，当前偏微分方程（PDE's）图像分割的主要发展趋势有三个方面：将图像分割的边界特征和区域特征相结合；建立新的水平集方法来实现偏微分方程（PDE's）图像分割；将偏微分方程（PDE's）图像分割技术与传统技术如贝叶斯方法相结合。关键词：偏微分方程，图像分割，水平集，活动围线，综述中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号： 0 引言图像分割是图像分析和计算机视觉中一个基本处理环节。这方面的文献很多。本文主要关注偏微分方程（PDE）图像分割的最新进展。方程的建模通常是根据变分法寻找一个使能量泛函最小化的函数，并辅之以水平集技术。尽管本文主要综述关于二维灰度图像的分割方法，由于偏微分方程图象处理的固有优势，这些方法往往很容易推广到彩色图像分割或序列图像的运动追踪问题[1,5,29,30,33,35,41]。传统的图像分割方法，无论是基于时域还是频域的分割，总是利用图像中的灰度边界信息或灰度同质区域进行分割图像。偏微分方程图像分割也是基本如此。从根本上说，偏微分方程图像处理是基于对图像的确定性描述，近年来，许多研究人员试图把概率性描述的一些手段与偏微分方程图像处理相结合。最早的偏微分方程图像分割借助于各向异性的灰度扩散技术，扩散的结果是使得原输入图象变换成为由一些分片光滑的灰度同质区域所组成的近似图像，从而更容易分割出图像中的不同区域。后来，随着水平集方法的提出，曲线演化和传统的参数型曲线演化相比，变得更加方便和有效。因此，曲线演化或称活动围线模型成为图像分割的主流。此后，偏微分方程活动围线的发展主要在于两个方面：多相活动围线和边界无关的活动围线模型。最近，活动围线和先验形状信息相结合的方法也相继被提出。另一方面，偏微分方程图像分割的技术改进也来自于新的数值技巧，比如改进传统的水平集方法；多尺度水平集技术；甚至完全抛开水平集方法而寻找方程的直接数值求解。偏微分方程图象处理的一般方法是这样的：给定一个问题，在特定准则下最小化一个能量泛函，使得最小化函数即为问题的解。以图像分割为例，这些准则通常是图像中的灰度边缘信息或灰度同质区域信息；其次，根据这些准则确立一个能量泛函，使得仅在我们所期望达到的分割边界上该能量泛函达到最小；然后，从最小化问题中推导出相应的欧拉-拉格朗日方程（组），方程的解的存在性往往需要专门给出证明；最后，使用适当的数值技术求解这个方程（组）。偏微分方程图象处理确实能够提供与传统图象处理手段所不同的处理方法和效果，尤其对于复杂的图像分割问题显得灵活和有效。最近偏微分方程图象处理的繁荣就是由于它所能够提供灵活多样的，而且往往是传统处理方法所不能企及的处理性能。过去二十年来，有很多偏微分方程图像分割的文章相继发表，有基于边缘或测地边缘的活动围线模型，分片光滑的灰度同质区域分割模型，和结合其它方法（如贝叶斯方法）的偏微分方程图像分割模型。读者也可以参