基于閾值法的圖像分割技術(shù)

1、基于閾值法的圖像分割技術(shù)陰國富(1西安電子科技大學(xué) 陜西 西安 710071；2渭南師范學(xué)院 陜西 渭南 714000在對圖像的研究和應(yīng)用中，人們往往僅對圖像中的某些部分感興趣，這些部分稱為目標(biāo)或前景(其他部分稱為背景，他們一般對應(yīng)圖像中特定的、具有獨(dú)特性質(zhì)的區(qū)域。為了辨識和分析目標(biāo)，需要將他們分離提取出來，在此基礎(chǔ)上才有可能對目標(biāo)進(jìn)一步利用。圖像分割就是指把圖像分成格局特性的區(qū)域并提取出感興趣目標(biāo)的技術(shù)和過程。這里特性可以是象素的灰度、顏色、紋理等，預(yù)先定義的目標(biāo)可以對應(yīng)單個區(qū)域，也可以對應(yīng)多個區(qū)域。現(xiàn)有的圖像分割算法有：閾值分割、邊緣檢測和區(qū)域提取法。本文著重研究基于閾值法的圖像分割技術(shù)。

2、1 閾值法圖像分割1.1 閾值法的基本原理閾值分割法是一種基于區(qū)域的圖像分割技術(shù)，其基本原理是：通過設(shè)定不同的特征閾值，把圖像象素點(diǎn)分為若干類。常用的特征包括：直接來自原始圖像的灰度或彩色特征；由原始灰度或彩色值變換得到的特征。設(shè)原始圖像為f(x，y，按照一定的準(zhǔn)則f(x，y中找到特征值T，將圖像分割為兩個部分，分割后的圖像為：若?。篵0=0(黑，b1=1(白，即為我們通常所說的圖像二值化。1.2 閾值法圖像分割方法分類全局閾值法指利用全局信息對整幅圖像求出最優(yōu)分割閾值，可以是單閾值，也可以是多閾值；局部閾值法是把原始的整幅圖像分為幾個小的子圖像，再對每個子圖像應(yīng)用全局閾值法分別求出最優(yōu)分割閾

3、值。其中全局閾值法又可分為基于點(diǎn)的閾值法和基于區(qū)域的閾值法。閾值分割法的結(jié)果很大程度上依賴于閾值的選擇，因此該方法的關(guān)鍵是如何選擇合適的閾值。由于局部閾值法中仍要用到全局閾值法，因此本文主要對全局閾值法中基于點(diǎn)的閾值法和基于區(qū)域的閾值法分別進(jìn)行了研究。根據(jù)閾值法的原理可以將閾值選取技術(shù)分為3大類：(1基于點(diǎn)的全局閾值方法基于點(diǎn)的全局閾值算法與其他幾大類方法相比，算法時間復(fù)雜度較低，易于實(shí)現(xiàn)，適合應(yīng)用于在線實(shí)時圖像處理系統(tǒng)。(2基于區(qū)域的全局閾值方法對一幅圖像而言，不同的區(qū)域，比如說目標(biāo)區(qū)域或背景區(qū)域，同一區(qū)域內(nèi)的象素，在位置和灰度級上同時具有較強(qiáng)的一致性和相關(guān)性。(3局部閾值法和多閾值法局部閾

4、值(動態(tài)閾值 當(dāng)圖像中有如下一些情況：有陰影，照度不均勻，各處的對比度不同，突發(fā)噪聲，背景灰度變化等，如果只用一個固定的全局閾值對整幅圖像進(jìn)行分割，則由于不能兼顧圖像各處的情況而使分割效果受到影響。有一種解決辦法就是用與象索位置相關(guān)的一組閾值(即閾值使坐標(biāo)的函數(shù)來對圖像各部分分別進(jìn)行分割。這種與坐標(biāo)相關(guān)的閾值也叫動態(tài)閾值，此方法也叫變化閾值法，或自適應(yīng)閾值法。這類算法的時間復(fù)雜性和空間復(fù)雜性比較大，但是抗噪能力強(qiáng)，對一些用全局閾值不易分割的圖像有較好的效果。多閾值法 很顯然，如果圖像中含有占據(jù)不同灰度級區(qū)域的幾個目標(biāo)，則需要使用多個閾值才能將他們分開。其實(shí)多域值分割，可以看作單閾值分割的推廣。2 閾值法圖像分割的實(shí)現(xiàn)最大類間方差法計(jì)算簡單、穩(wěn)定有效，一直廣為使用，是一種受到普遍歡迎的閾值選取方法。其基本思路是將直方圖在某一閾值處分割成兩組，當(dāng)被分成的兩組的方差為最大時，得到閾值。因?yàn)榉讲钍腔叶确植季鶆蛐缘囊环N量度，方差值越大，說明構(gòu)成圖像的兩部分差別越大，當(dāng)部分目標(biāo)錯分為背景或部分背景錯分為目標(biāo)都會導(dǎo)致兩部分差別變小，因此使類間方差最大的分割意味著錯分概率最小。圖像的灰度級范圍是0，1，2，L-1，設(shè)灰度級i的象素點(diǎn)個數(shù)為，圖像的象素點(diǎn)的總數(shù)為，則灰度級i的出現(xiàn)概率pi定義為。在Ostu方法中，閾值t把圖像的象素分為C0=