1、第7章 像分割技像分割就是把像分成各具特性的区域，并提取出感趣目的技。像分割在很多域都有着非常广泛的用，并涉及各种不同型的像。本章将 的介 像分割技，主要包括 分割技、分割技和区域分割技等。7.1 像分割技介像分割的研究最早可以追溯到20世60年代，目前国内外学者已提出上千种像分割算法，但目前没有一种适合于所有像的通用分割算法，大多数算法都是 具体 而提出的。由于缺少通用的理指，常常需要反复的行 。在已提出的些算法中， 典的算法有 方法、 分割法和区域分割技。随着近十年来一些特殊理的出及其成熟，如数学形学、小波分析和模糊数学等，大量学者致力于将新的理和方法用于像分割，有效地改善了分割效果。7.
2、2 分割技 是利用物体和背景在某种像特性上的差异来 的。常的 方法有：微分算子、Canny算子和LOG算子等。常用的微分算子有Sobel算子、Roberts算子Prewit算子等。下面分 行介。7.2.1 像中的段将像点某个域中每个像素都与模板中 的系数相乘，然后将果行累加，从而得到点的新像素。如果域的大小mn，共有mn个系数。些系数成的矩，称模板或算子。通常采用的最小模板是33。 于像中的断点，常用的 模板：于像中的段，常用的 模板： 7.4.2 微分算子常用的微分算子有Sobel算子、Prewitt算子和Roberts算子。通些算子像行波，就可以得到像的。下面分行介。1、Roberts算子
3、首先介Roberts算子。于离散的像， 算子就是用像的垂直和水平差分来逼近梯度算子，即： 2、Prewitt算子下面介Prewitt算子。Prewitt算子的大小33，如下所示： 两个算子分代表像的水平梯度和垂直梯度。3、Sobel算子Sobel算子的大小和Prewitt算子的大小相同，都是33。Soble算子的模板如下所示： 在MATLAB中，函数edge( )可以采用Sobel算子行 。7.4.3 CANNY算子Canny算子的具有低 率、高定位精度和抑制虚假 等点。在MATLAB中，函数edge( )可以采用Canny算子行 。函数的用格式：BW=edge(I, canny)：函数采用C
4、anny算子 像I行 ，并采用自 算的低 和高 行像分割，函数的返回BW二 像。BW=edge(I, canny, thresh)：函数中分割 thresh行置，thresh包含2个元素的向量，分是低 和高 。如果thresh 个数的量，thresh高 ，0.4thresh作低 。BW=edge(I, canny, thresh, sigma)：函数中高斯波器的准差sigma行置，默 1。BW, thresh=edge(I, canny, )：函数返回分割所采用的 thresh。7.4.4 LOG算子拉普拉斯（Laplacian）算子是一种不依于 方向的二微分算子，它是量而不是矢量，而且具有旋
5、不的性，在像理中常被用来提取像的 ，表达式：数字像的近似公式：7.3 分割技 分割技是最 的一种像分割方法，关在于找合适的，通常根据像的直方来取。下面 分割技 行 的介。7.3.1 全局可以通全局的信息，例如整个像的灰度直方。如果在整个像中只使用一个 ， 种方法叫做全局 法，整个象分成两个区域，即目 象（黑色）和背景象（白色）。全局 将整个像的灰度 置常数。于物体和背景比比明的像，其灰度直方 双峰形状，可以 两峰之的波谷 的像素做全局 ，将像分割目象和背景。其公式如下：其中点的像素，分割后的像，全局 ，通常通直方来取全局 。7.3.2 OTSU 分割最大 方差法，又称Otsu算法，算法是在灰度
6、直方的基上采用最小二乘法原理推出来的，具有 意上的最佳分割。它的基本原理是以最佳 将像的灰度分割成两部分，使两部分之的方差最大，即具有最大的分离性。 像的位置的灰度，灰度 ，。若灰度的所有像素个数，第灰度出的概率：其中 ，并且 。7.3.3 迭代式 分割迭代 法是 法像分割中比有效的方法，通迭代的方法来求出分割的最佳 ，具有一定的自适性。迭代法 分割的步如下：（1）定参数，并 一个初始的估 。（2）用 分割像。将像分成两部分：是由灰度大于的像素成，是由灰度小于或等于的像素成。（3）算和中所有像素的平均灰度和，以及新的 。（4）如果，推出，即最 ；否，将 ，并重复步（2）（4），直到取最 。7.
7、4 区域分割技像分割的方法很多，除了 分割和 分割等方法以外，可以采用区域分割。区域分割主要包括区域生法和分水岭分割法，下面分行介。7.4.1 区域生法区域生是一种串行区域分割的像分割方法。区域生的基本思想是将具有相似性的像素集合起来构成区域。区域增方法根据同一物体区域内像素的相似性来聚集象素点的方法，从初始区域（如小域或个象素）开始，将相的具有同性的象素或其它区域并到目前的区域中从而逐步增区域，直至没有可以并的点或其它小区域止。区域内象素的相似性度量可以包括平均灰度、理、色等信息。7.4.2 分水岭分割分水岭算法借了形学理，是一种新的基于区域的像分割算法。在方法中，将一幅像看成一个地形，灰度 地形的高度，高灰度 着山峰，低灰度 着山谷。水是朝地低的地方流，直到某个局部低洼，个低洼就是盆地。最所有的水都会于不同的盆地，盆地之的山脊称分水岭。7.5 本章小本章 的介了利用MATLAB行像的分割。首先 的介了 分割技，主要包括像中的段、微分算子、Canny算子和LOG算子等。接着介了 分割技，通 来行像的分割，主要包括全局 、Otsu 和迭代法求最 。最后介了区域分割技，主要包括区域增法和分水岭算法。 7.1 任意 一幅灰度像，采用Roberts算子行分割， 像灰度的均， 程 。7.2 任意 一幅灰度像，采用分水岭算法行像的分割，采用的通域4通， 程 。
