图像分割综述
图像分割综述
摘要图像分割是把图像划分为有意义的若干区域的图像处理技术，分割技术在辅助医学诊断及运动分析、结构分析等领域都有着重要的研究价值和广泛的应用发展前景。
在阅读大量文献的基础上，本文对图像分割技术的理论基础、发展历程及图像分割方法的热点、难点问题进行了分类综述，对不同分割算法优缺点进行了总结和归纳，并对图像分割的发展趋势进行了初步的展望和预测。
在此基础上，为了对图像分割理论有更直观的认识，本文选取并行边界算法和分水岭算法这两种方法，用MATLAB软件进行了基础的仿真，并对结果进行了分析和总结，本文重点对一些近年来新兴的算法，比如水平集（Level-set）算法、马尔科夫随机场算法（Markov）、模糊算法、遗传算法、数学形态学算法等进行了概略性的探讨，对这些新兴算法的特点、原理、研究动态进行了分析和总结。
关键词：图像分割；边界；区域；水平集；马尔科夫AbstractImage segmentation is an image processing technology that divides the image into a number of regions. Image segmentation has very important significance in supporting medical diagnosis, motion analysis, structural analysis and other fields.Based on recent research, a survey on the theory and development of image segmentation, hot and difficult issues in image segmentation is given in this article. And describes the characteristics of each method as well as their respective advantages and disadvantages in image segmentation .This article introduces and analyzes some basic imaging and image segmentation methods in theory and describes the development trends of medical image segmentation. To have a better understanding of image segmentation, I use MATLAB software to stimulate on images about the parallel edge algorithms and watershed algorithm. And the analysis of the segmentation results is given in the article.This article introduces and analyzes the new algorithms in recent years such as Level-set algorithm, Markov algorithm, Fuzzy algorithm, Genetic algorithm and Morphological algorithm. In this paper, the features, theory and research trends of these algorithms are analyzed and summarized.Keywords: Image segmentation; Border; Area；Level-set；Markov第1章引言1.1 图像分割的背景和重要作用图像是传达信息的一种方式，图像中含有大量的有用信息，理解图像并从图像中抽取信息以用来完成其他工作是数字图像技术中一个重要的应用领域，而理解图像的第一步就是图像的分割。
图像分割方法综述
图像分割方法综述
图像分割是图像处理的一个重要研究课题，它的目的是将图像分
割成若干个不重叠的区域，每一个区域对应着图像中的一个物体，分
割结果有助于进一步提取它们的相关信息。
近年来，已有许多图像分割方法被提出，其中包括基于标签传播、模板与聚类、基于特征聚类、图割等。
基于标签传播的图像分割是一种非监督学习方法，它的基本思想
是通过将图像的局部结构和对象的先验信息投影到相应的标签空间上，通过传播把他们之间的关系扩展到整个图像，从而实现分割的目的。
模板与聚类法是一种经典的图像分割方法，它的基本思想是基于
模板匹配机制，将图像区域进行分类，再利用聚类算法对区域进行聚类，从而实现图像分割。
基于特征聚类是一种基于计算机视觉的图像分割方法，它是基于
目标特征空间应用聚类的方法，通过分析图像的纹理、色彩、颜色变
化等，以实现图像分割的目的。
图割作为图像分割中的一个重要方法，它将图像分割问题转化为
求解图形分割问题，将图像分割问题转化为在相关能量函数中寻求使
能量函数最小值的最小割集。
以上是近年来几种图像分割方法的大致介绍，每种方法都有自己
的特点和优势，根据不同的图像情况选择合适的分割方法可以获得较
好的处理结果。
图像分割技术研究综述
图像分割技术研究综述随着科技的快速发展，图像分割技术作为计算机视觉领域的重要分支，已经在众多应用领域中发挥着越来越重要的作用。
本文将对图像分割技术的研究进行综述，包括其发展历程、应用领域、研究成果以及未来研究方向。
图像分割技术是指将图像按照像素或区域进行划分，从而提取出感兴趣的目标或背景的过程。
图像分割技术在信号处理、计算机视觉、机器学习等领域具有重要的应用价值。
例如，在智能交通中，图像分割技术可以用于车辆检测和跟踪；在医学图像分析中，图像分割技术可以用于病灶区域提取和诊断。
根据图像分割技术所采用的方法，可以将其大致分为以下几类：基于阈值的分割、基于区域的分割、基于边缘的分割、基于模型的分割以及基于深度学习的分割。
1、基于阈值的分割是一种简单而又常用的图像分割方法，其基本原理是通过设定一个阈值，将图像的像素值进行分类，从而将图像分割为不同的区域。
基于阈值的分割方法实现简单、运算效率高，但在处理复杂图像时，往往难以选择合适的阈值，导致分割效果不理想。
2、基于区域的分割方法是根据图像像素的灰度或颜色特征，将图像分割为不同的区域。
这类方法通常适用于均匀背景和简单目标的图像，但对于复杂背景和遮挡情况的处理效果较差。
3、基于边缘的分割方法是通过检测图像中的边缘信息，将不同区域之间的边界提取出来，从而实现图像分割。
这类方法对噪声和光照变化较为敏感，需要结合其他方法进行优化。
4、基于模型的分割方法通常是利用数学模型对图像进行拟合，从而将图像中的目标或背景分离出来。
常用的模型包括参数化模型和非参数化模型两类。
这类方法能够处理复杂的图像特征，但对模型的选择和参数调整要求较高。
5、基于深度学习的分割方法是通过训练深度神经网络，实现对图像的自动分割。
这类方法具有强大的特征学习和自适应能力，能够处理各种复杂的图像特征，但在计算复杂度和训练成本方面较高。
近年来，随着人工智能和机器学习技术的快速发展，基于深度学习的图像分割技术在学术研究和实际应用中取得了显著的成果。
图像分割综述
图像分割综述对图像分割进行综合阐述，并详细介绍几种常用图像分割法，以及他们主要的特点。
标签：图像分割；阈值；区域1 图像分割概念图像分割是一种主要应用于图像处理及模式识别中的比较重要的分割图像的方式。
图像分割的根本目的是在整体或是大区域图像中分割出有意义或是感兴趣的局部区域，这些区域一般对应于现实世界的各类不同目标。
为了有效的辨别、分析目标，我们就有必要将目标区域单独划分出来，只有在基础上才有可能进一步对目标图像的特征进行提取、分析和测量。
因此，我们认为图像分割是进行图像分析、图像理解和图像描述的前提条件。
图像分割的一个主要方法就是阈值分割法。
阈值分割法主要利用阈值将一幅灰度图变成简单的二值图像，从而达到分割图像的目的。
该方法的主要难度在于确定合适的灰度值，将高于该值的像素归于一类，而将低于该值的像素归于另一类。
这个灰度值就是我们所说的“阈值”。
该方法是一种简单而有效的图像分割法，尤其是对于有较大对比度的图像，利用阈值分割法分割将会得到很好的分割效果。
阈值分割法一般作为图像处理、分析的第一步。
简单的阈值分割法只能产生一个二值图来区分两个不同的类，这是图像分割法要局限性之一。
阈值分割法的另一个局限性就是：在分割时，一般未考虑图像的空间特征，使得它对噪声特别敏感。
因此，就出现了一些针对阈值法的改进分割算法。
简单的理解，图像分割就是将一幅图像分成几个不同的区域，或是说在一幅图像中提取一个或是几个有用的区域。
在图像分割时，也需要考虑图像噪声的影响及图像特征的识别与提取。
其中，遥感图像的分割难度比较大，因为要饭图像一般被噪声污染较为严重，噪声会影响阈值的选取。
所以阈值法图像分割的关键问题是选取一个恰当的阈值。
2 图像分割的关键问题2.1 阈值选取阈值分割法的主要原理是：将高于设定阈值的像素确定为目标物体对象，而将低于设定阈值的像素全部确定为背景对象。
所以，该方法适用于物体和背景之间有着较大对比度的图像。
在现在的各种图形图像处理系统中，一般都会使用阈值法进行图像处理。
医疗影像诊断中的图像分割技术综述
医疗影像诊断中的图像分割技术综述医疗影像诊断是现代医学领域中非常重要的一部分，对于各种疾病的准确诊断和治疗起着至关重要的作用。
而其中的图像分割技术则是医疗影像诊断过程中的关键环节，它能够将医学图像中的不同组织结构或病变区域分割出来，并提供了有助于医生判断和分析的可视化信息。
本文将对医疗影像诊断中的图像分割技术进行综述，并介绍其应用于不同医学图像领域的研究进展和挑战。
首先，我们来了解一下医疗影像图像分割的基本概念。
图像分割是指将图像中的像素根据其灰度、颜色、纹理等特征进行分类和分组，从而得到每个组织结构或病变区域的边缘轮廓。
而医疗影像图像分割的目标是帮助医生提取出感兴趣的解剖结构、器官或病变区域，使医学影像的诊断和治疗更加准确和可靠。
在医疗影像图像分割的研究领域中，常用的分割方法可以分为基于阈值的方法、基于区域的方法和基于边缘的方法。
基于阈值的方法是最简单和最常用的方法，它根据像素的灰度值与事先设定的阈值进行比较，将符合条件的像素标记为目标或非目标。
基于区域的方法则根据像素之间的相似性进行分组，将相似性较高的像素划分为同一区域。
而基于边缘的方法则通过检测图像中的边缘或轮廓来进行分割。
近年来，随着深度学习技术的快速发展和广泛应用，深度学习在医疗影像图像分割中也取得了显著的进展。
深度学习方法能够通过学习大量的医学影像数据，自动提取特征并进行图像分割，大大提高了分割的准确性和可靠性。
其中，卷积神经网络（CNN）是最常用的深度学习模型之一，在医疗影像图像分割中得到了广泛应用。
通过设计合适的网络结构和优化算法，CNN在医疗影像图像分割中能够达到较高的准确率和良好的鲁棒性。
除了深度学习方法外，还有一些其他常用的医疗影像图像分割技术，如基于聚类的方法、基于形状模型的方法和基于图论的方法等。
这些方法根据不同的图像特征和分割任务选择合适的算法和模型，能够有效地完成医疗影像图像分割任务。
例如，基于聚类的方法通过将像素分组为不同的聚类，来实现图像分割。
最全综述图像分割算法
最全综述图像分割算法重磅干货，第一时间送达图像分割是计算机视觉研究中的一个经典难题，已经成为图像理解领域关注的一个热点，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。
本文对于目前正在使用的各种图像分割方法进行了一定的归纳总结，由于笔者对于图像分割的了解也是初窥门径，所以难免会有一些错误，还望各位读者多多指正，共同学习进步。
传统分割方法这一大部分我们将要介绍的是深度学习大火之前人们利用数字图像处理、拓扑学、数学等方面的只是来进行图像分割的方法。
当然现在随着算力的增加以及深度学习的不断发展，一些传统的分割方法在效果上已经不能与基于深度学习的分割方法相比较了，但是有些天才的思想还是非常值得我们去学习的。
1.基于阈值的分割方法阈值法的基本思想是基于图像的灰度特征来计算一个或多个灰度阈值，并将图像中每个像素的灰度值与阈值作比较，最后将像素根据比较结果分到合适的类别中。
因此，该方法最为关键的一步就是按照某个准则函数来求解最佳灰度阈值。
阈值法特别适用于目标和背景占据不同灰度级范围的图。
图像若只有目标和背景两大类，那么只需要选取一个阈值进行分割，此方法成为单阈值分割；但是如果图像中有多个目标需要提取，单一阈值的分割就会出现作物，在这种情况下就需要选取多个阈值将每个目标分隔开，这种分割方法相应的成为多阈值分割。
计算机视觉技术中的图像分割方法综述
计算机视觉技术中的图像分割方法综述计算机视觉技术已经成为了现代科学和工程领域中的重要研究方向之一。
在计算机视觉领域中，图像分割是一项关键技术，用于将图像分割成多个区域，以便进一步分析和理解图像的内容。
在本文中，我们将综述计算机视觉技术中的图像分割方法。
图像分割在许多应用中具有重要的作用，例如医学图像分析、目标检测和识别、图像编辑和增强等。
根据分割的目标和应用需求，可以将图像分割方法分为基于区域的方法、基于边缘的方法和基于深度学习的方法。
基于区域的方法是根据图像中的颜色、纹理、亮度等特征将图像分割成不同的区域。
其中，基于阈值分割是最简单和常用的方法。
它根据像素的灰度值和预定的阈值将图像分为前景和背景区域。
另外，基于区域增长的方法根据相似像素的邻域关系将图像分割成具有相似特征的区域。
这些方法在处理简单的图像场景时表现良好，但在复杂的场景下效果可能不理想。
基于边缘的方法主要关注图像中物体的边界。
这些方法首先检测出图像中的边缘，然后根据边缘将图像分割为不同的区域。
其中，基于边缘检测算子（如Canny 算子）的方法是最常用的。
它通过检测图像中的强边缘来实现分割。
此外，还有基于水平分割和基于边缘的分水岭算法等方法。
这些方法在处理具有复杂边缘结构的图像时表现较好。
基于深度学习的图像分割方法在最近的研究中取得了显著的进展。
深度学习模型，特别是卷积神经网络（CNN），可以学习到图像的高层特征和语义信息，从而实现准确的图像分割。
其中，全卷积网络（FCN）是最著名的方法之一，它使用卷积和反卷积操作来预测每个像素的类别。
另外，U-Net、DeepLab和Mask R-CNN等方法也被广泛应用于图像分割领域。
这些深度学习方法在处理复杂的图像场景时具有很强的鲁棒性和准确性。
除了上述方法，还有一些其他的图像分割方法值得关注。
例如，基于图割的方法可以将图像分割问题转化为图论中的最小割问题，并使用最小割算法求解。
此外，基于形状的方法将图像分割问题转化为形状匹配或曲线演化问题，并通过优化方法求解。
图像分割方法综述【文献综述】
文献综述电子信息工程图像分割方法综述摘要：图像分割是图像理解的基础，图像分割的算法研究越来越受到关注，早期的图像分割算法在之后的研究中得到完善。
活动轮廓模型是图像分割和边界提取的重要工具之一，主要包括了参数形式活动轮廓模型和几何形式活动轮廓模型两大类，本文对这两类模型进行了大概的说明，简单叙述了相对的优点，如几何活动轮廓模型在变形的过程中能处理曲线拓扑变化。
鉴于活动轮廓模型所存在的缺点，提出了水平集算法，使得计算的范围和简易程度有了很大的发展。
最后指出了图像分割的算法还有一些进一步优化的研究发展方向。
关键词：图像分割，参数活动轮廓模型，几何活动轮廓模型，水平集1.引言对图像进行处理，通过图像分割、目标分离、特征提取、参数测量等技术，将原始的图象转化为更抽象更紧凑的形式，使得更高层的图像分析和理解成为可能。
其中图像分割已经越来越受到人们的关注，作为一种图像处理与计算机视觉操作的预处理手段，已经应用到了很多的领域，图像分割可以定义为：根据图像特征对图像进行区域划分[1]过程，图像分割的效果好坏会直接影响到后续的处理结果，所以图像分割是一个基本而又关键的技术，为此人们提出了很多有效的、具有鲁棒性的分割算法。
图像分割方法有很多，按知识的特点和层次可分为数据驱动和模型驱动两大类[2]，前者有Roberts算子、Sobel算子和Canny算子、阈值分割、分水岭算法和模糊聚类分割算法等；后者是直接建立在先验知识的基础上的，如基于活动轮廓模型的图像分割。
水平集的应用领域是隐含曲线（曲面）的运动[3]，现在水平集已经广泛应用于图像恢复、图像增强、图像分割、物体跟踪、形状检测与识别、曲面重建、最小曲面、最优化以及流体力学中的一些方面。
一个好的图像分割算法应具有以下特点：1、有效性，能将图像中感兴趣的区域或目标分割出来的有效规则。
2、整体性。
能得到图像中感兴趣区域或目标的无断点和离散点的封闭边界。
3、精确性，分割所得到的感兴趣区域或目标边界与实际情况贴近。
图像分割综述
图像分割方法综述图像分割是图像处理中的一项关键技术,自20世纪70年代起一直受到人们的高度重视,至今已提出上千种分割算法。
主要分类：基于边缘的算法、阈值分割法、基于区域的分割算法、结合特定理论工具的分割方法。
一、基于边缘的算法：通过检测出不同区域边界来进行分割。
边缘点往往是图像某些特征变化剧烈的点，这些点往往是一阶导数极大的点或者二阶过零的点，基于此提出了一系列边缘检测的算法.图像的边缘是图像最基本的特征之一，基于边缘的分割方法可以说是人们最早研究的方法。
1959年，Julez在“一种基于边缘检测的电视信号编码方法”一文中首次提及边缘检测技术，开创了边缘检测的先河。
边缘检测方法试图通过检测不同区域间的边缘来解决图像分割问题。
边缘检测技术可以按照处理的顺序分为串行边缘检测以及并行边缘检测。
边缘检测主要包括以下几种方法：基于灰度直方图的边缘检测分割技术、梯度最大值的检测方法、二阶导数的零交叉点检测方法以及小波多尺度边缘检测的方法基于灰度直方图的边缘检测分割技术：1962年，Doyle提出的基于灰度直方图的边缘检测分割技术，计算量小，有一定的抗噪声性能，能够较理想的得到图像的边缘分割效果代表文章：基于灰度与边缘的图像分割方法A Grouping-Feature and Nesting-Kernel Scene Image Segmentation Algorithm优点：边缘定位准确缺点：对噪声敏感,检测到的边缘经常不能闭合。
二、阈值分割法：是灰度图像分割的一个比较常用的方法,通过阈值,把图像中灰度级大于阈值的像素和小于阈的像素分类,从而实现图像分割。
比较经典的算法有Otsu阈值分割法、最大熵阈值法、迭代阈值法、基于直方图的阈值分割算法。
1、最大类间方差法是在判决分析最小二乘法原理的基础上推导得出的求最佳阈值的方法。
发展：大津：1979 年基于最大类间方差的阈值分割算法，刘健庄：1993 年推广到二维，增加了其抗噪性，达到了较好的分割效果；景晓军：2003 年发展到三维，范九伦：2007 年进行了修正，给出了新的递推公式。
图像分割综述
(2) 谱方法用于分割；
(3) 快速算法的设计等。
结束
图像分割综述
概念
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。 现有的图像分割方法主要分以下几类：基于图像局部特征的图像分割方 法、基于模型的图像分割方法。
基于图像局部特征的图像分割方法
4. 特征空间聚类法
特征空间聚类法是通过聚类的方法对图像特征空间进行相似性划分 。用聚类方法做分割应用较为广泛，其基本原理是把图像空间中的元素 映射到某个特征空间中，通过将特征空间的点聚集成团，然后再映射回 原图像空间以得到分割的结果。特征聚类方法众多，特征聚类可以是单 特征聚类(比如基于颜色特征的K均值聚类)，也可以是多特征聚类（比 如基于坐标和颜色特征的Mean Shift 算法）。
基于模型的图像分割方法
基于模型的图像分割方法是根据图像的二维或多维线性模型来构造 分类的特征矢量进而实现图像分割的方法。下面主要介绍基于偏微 分方程的图像分割方法、基于神经网络的图像分割方法和基于图论 的图像分割方法。
1. 基于偏微分方程的图像分割方法
基于偏微分方程（PDE）的图像分割方法通常是用曲线演化过程来完 成分割。分割过程通常从图像平面上一条任意位置的闭合曲线开始 。曲线在内力（由曲线的固有属性驱动）和外力（由图像数据驱动 ）的共同作用下不断演化，最终停止在图像中物体的边界，从而把 图像分割成不同的部分（曲线内部和曲线外部）。这一类模型通常 是给出包含曲线和图像数据在内的目标函数，然后通过最小化目标 函数得到曲线的演化流，即描述曲线演化过程的偏微分方程。
聚类法必须解决的两个关键问题就是：一是如何选定样本之间的类 似程度；二是如何根据样本之间的类似程度将给定的样本集划分为不同 的类群。在特征空间聚类的分割中，图像特征的提取、相似度的计算和 正确的聚类方法是算法研究的关键。从目前的研究动向看，能自我学习 自我记忆的聚类分析算法将是图像处理中的一个研究热点。
医学图像分割文献综述
前言随着科学技术的发展，生物切片图像在生命科学、医学、农业等领域得到越来越广泛的应用。
通过对切片图像进行图形、图像处理，可以从图像中提取有意义的目标．并重建出三维模型．为人们提供便利。
与其他图像相比，生物切片图像具有颜色相近、灰度不均匀、边缘复杂等特点，增加了图像分割的难度。
常用的图像分割方法有阈值法、基于边缘的方法、基于区域生长的方法等。
对于生物切片图像，传统的分割技术或失败，或需要特殊的处理技术⋯。
新兴的数学形态学技术在滤波去噪、保持轮廓信息等方面有着明显的优势。
因此，形态学常与分割方法相结合，如用形态学改进边缘检测效果，应用于生物组织的纹理分割I，以及生物切片的交互式区域分割等。
本文探讨形态学与阈值方法相结合的模板法。
以实现医学病理切片图像中真皮区域分割2．2医学图像分割概述算法应用与研究图像分割是图像处理中的关键问题，分布的区域，得到的图像称为分割图像，可以给出如下图像分割的定义[1】：它把图像分成若干个按照一个或几个特征均匀表示的是区域信息。
借助集合概念对图像分割令集合R代表整个图像区域，对R的分割可以看着将R分成N个满足以下五个条件的非空子集；Ⅳ①lJRi=Rf=l②Rin母=a，对所有的i和j，f≠J③P(Ri)=TRUE，i--1，2一·N④P(RiA母)=FALSE，i≠J⑤Rf是连通的区域，i=l，2···N条件①指出在对一幅图像的分割应将图像中的每个像素都分进某个子区域中；条件②指出在分割结果中各个子区域是互补重叠的；条件③指出在分割结果中每个子区域都有独特的特性；条件④指出在分割结果中，各个子区域具有不同的特性，没有共同元素；条件⑤指出分割结果中同一个子区域内的像素应该是连通的。
医学图像中包含的内容很多，有些是临床诊断所关心的有用区域，称之为感兴趣区域(Region Of Interest，ROI)，有些是不感兴趣的周围环境区域，称之为不感兴趣区域(Region Of Uninterested，ROU)。
图像分割研究综述
编者按:在人类接收的信息中有80%来自视觉或者说为图像(Image)信息,这包括图像、图形(动画)、视频、文本、数据等,这是人类最有效和最重要的信息获取和交流方式。
随着计算机的普及,人们越来越多地利用计算机来帮助人类获取与处理视觉(图像)信息。
图像技术是对视觉图像获取与加工处理技术的总称。
图像技术近年来受到人们广泛的关注,它包括图像的采集获取;图像编码存储和传输;图像的产生、显示与变换;图像的分割,图像的特征提取与测量;图像数据库的建立、索引和抽取;图像的分类、表示和识别;图像的模型匹配;图像的质量评价;图像的解释与理解等。
根据抽象程度和处理方法的不同,图像技术可分为三个层次:图像处理,图像分析和图像理解。
这三个层次的有机结合也可称为图像工程。
图像处理是较低层的操作,主要在图像像素级上进行处理。
比较狭义的图像处理主要包括对图像分割以改善视觉效果,或对图像压缩编码以减少传输时间或存储容量。
图像分析则是进入中层的操作,分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成简洁的非图形式的符号描述。
即图像分析是一个图像进而数据出的处理,数据可以是特征测量的结果,或是基于测量的符号表示。
图像理解也经常被称为计算机视觉,这主要是高层操作。
图像理解进一步研究图像中的目标和它们之间的联系,其处理过程与方法与人类的思维推理往往有不少类似之处。
根据以上所述,本专辑有以下文章:①图像分割研究综述;②视觉计算———人类感知能力的延伸;③数字图像的质量评价;④基于数码相机的图像采集系统;⑤神经递质释放的计算机图像分析系统;⑥计算机视觉技术在智能交能系统中的应用;⑦点光源视景图像的控制与实现图像分割研究综述3Study Surveys on Image Segmentation北京工业大学信号与信息处理研究室(100022) 王爱民 沈兰荪【摘要】图像分割是指将一幅图像分解为若干互不交迭区域的集合,是图像处理与机器视觉的基本问题之一。
图像分割算法研究综述
图像分割算法研究综述一、本文概述随着计算机视觉技术的飞速发展，图像分割作为其中的一项关键任务，日益受到研究者的关注。
图像分割是指将数字图像细分为多个图像子区域的过程，这些子区域在某种特性或计算上呈现出一致性，如颜色、纹理、形状或空间关系等。
这些被分割的子区域能够显著简化或改变图像的表示形式，使其更适合于进行高级的图像分析和理解任务，如目标识别、场景理解等。
本文旨在全面综述近年来图像分割算法的研究进展，分析和评价各类算法的性能与特点。
我们将对图像分割的基本概念和常用方法进行介绍，包括基于阈值的分割、基于边缘的分割、基于区域的分割以及基于深度学习的分割等。
接着，我们将对各类算法的优缺点进行深入探讨，并结合实际应用场景，分析其在不同任务中的表现。
本文还将关注图像分割领域的发展趋势，如多模态图像分割、弱监督学习在图像分割中的应用等。
我们期望通过本文的综述，能够为读者提供一个清晰、全面的图像分割算法知识框架，并为未来的研究提供有益的参考和启示。
二、图像分割算法分类图像分割是计算机视觉领域的一项关键任务，旨在将图像划分为具有相似性质的区域。
根据不同的原理和方法，图像分割算法可以大致分为以下几类：基于阈值的分割方法：这是最简单的一类图像分割方法，它根据像素值的差异来设置阈值，从而将图像分为不同的区域。
这种方法对于背景与前景有明显对比的简单图像效果较好，但对于复杂场景或光照不均的图像则可能效果不佳。
基于边缘的分割方法：边缘分割方法主要依赖于检测图像中的边缘信息，即像素值发生剧烈变化的区域。
常用的边缘检测算子有Sobel、Canny等。
这类方法对于具有明显边缘特征的图像效果较好，但容易受到噪声的影响。
基于区域的分割方法：基于区域的分割方法是根据像素的相似性将图像划分为不同的区域。
典型的算法有区域生长和分裂合并。
这类方法对于具有均匀纹理和颜色的图像效果较好，但对于边界模糊或复杂纹理的图像可能效果不佳。
基于深度学习的分割方法：随着深度学习技术的发展，基于卷积神经网络（CNN）的图像分割方法取得了显著的进展。
彩色图像分割方法综述
彩色图像分割方法综述一、本文概述图像分割是计算机视觉领域中的一个核心问题，其目标是将数字图像细分为多个图像子区域，这些子区域在某种特性或属性上呈现出一致性，如颜色、纹理、形状等。
彩色图像分割作为图像分割的一个重要分支，由于其在许多实际应用中的关键作用，如目标识别、场景理解、图像检索等，而备受关注。
本文旨在对彩色图像分割方法进行全面的综述，以期对该领域的最新进展、主要方法和技术难点有一个清晰的认识。
我们将首先介绍彩色图像分割的基本概念和基本原理，包括颜色空间的选择和表示、分割准则的确定等。
接着，我们将重点回顾和分析近年来的主要分割方法，如基于阈值的分割、基于区域的分割、基于边缘的分割、基于聚类的分割以及基于深度学习的分割等。
对于每种方法，我们将详细讨论其基本原理、实现步骤、优缺点以及在实际应用中的表现。
我们还将对彩色图像分割面临的挑战和未来的研究方向进行讨论和展望。
通过本文的综述，我们期望能够为读者提供一个全面而深入的彩色图像分割方法的知识体系，帮助读者更好地理解和掌握该领域的核心技术和方法，同时也能够为相关研究人员提供有益的参考和启示。
二、彩色图像分割基础彩色图像分割是图像处理领域中的一个重要任务，旨在将图像划分为多个具有相似性质的区域，这些区域在颜色、纹理或其他特征上有所不同。
相比于灰度图像，彩色图像提供了更为丰富的信息，使得分割过程更加复杂但也更加精确。
在进行彩色图像分割之前，首先需要了解不同的彩色空间表示。
常见的彩色空间有RGB、HSV、YUV等。
RGB空间基于红、绿、蓝三种基本颜色来混合形成各种颜色，是最常用的彩色空间之一。
然而，在图像处理中，HSV空间往往更为直观和有效，因为它将颜色分为色调（Hue）、饱和度（Saturation）和亮度（Value）三个独立的部分，便于进行颜色分析和分割。
彩色图像分割方法可以分为基于阈值的方法、基于边缘的方法、基于区域的方法和基于机器学习的方法等。
基于阈值的方法是最简单的方法，通过设定不同的颜色阈值来将图像划分为不同的区域。
医学影像处理中的图像分割方法综述
医学影像处理中的图像分割方法综述概述医学影像处理在现代医学中扮演着重要的角色，它为医生提供了获取、分析和解释医学影像的工具。
图像分割是医学影像处理中的一个核心任务，它的目标是将医学影像中的不同组织和结构分割出来，以便医生能够更准确地进行疾病诊断和治疗。
本文将综述几种在医学影像处理中常用的图像分割方法。
常用的图像分割方法1. 基于阈值的分割方法阈值分割是一种简单而常用的图像分割方法。
该方法根据像素值与预先设定的阈值进行比较，将像素分为不同的类别。
阈值可以手动设定，也可以通过自适应阈值和基于统计学方法的阈值选择来确定。
该方法适用于对比较明显的灰度不同的组织和结构进行分割。
2. 区域生长法区域生长法是一种基于灰度的分割方法，它从种子点出发，通过分析像素之间的相似性来生长一个区域。
这种方法可以根据像素之间的灰度、纹理、形状和空间位置等特征来确定相似性。
区域生长法适用于边界不明显、纹理复杂的医学影像分割。
3. 基于边缘的分割方法边缘是医学影像中不同组织和结构之间的边界，因此边缘检测是图像分割的关键步骤。
基于边缘的分割方法通过检测图像中的边缘来实现分割。
常用的边缘检测算法包括Sobel算子、Canny算子和拉普拉斯算子等。
这些算法可以识别出图像中的边缘，但在存在噪声的情况下容易导致边缘不连续或错过边缘。
4. 模型驱动的分割方法模型驱动的图像分割方法使用数学模型来描述图像中的组织和结构，通过对模型进行求解来实现分割。
常见的模型驱动方法包括基于统计学的方法、基于形态学的方法和基于图论的方法。
这些方法具有较好的分割准确性，但在计算复杂度和参数选择上具有一定挑战。
5. 基于机器学习的分割方法机器学习方法可以通过训练样本来学习医学影像中的组织和结构特征，从而实现图像分割。
例如，支持向量机（SVM）和随机森林（Random Forest）等分类器可以用于像素级别的分类分割。
深度学习方法，尤其是卷积神经网络（CNN），在医学影像分割中取得了显著的进展。
图像分割文献综述
文献综述图像分割就是把图像分成各具特色的区域提取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，是一种基本的计算机视觉技术。
图像分割起源于电影行业。
伴随着近代科技的发展，图像分割在实际中得3到了广泛应用，如在工业自动化、在线产品检验、生产过程控制、文档图像处理、遥感和生物医学图像分析、以及军事、体育、农业工程等方面。
总之，只要是涉及对对象目标进行特征提取和测量，几乎都离不开图像分割。
所以，对图像分割的研究一直是图像工程中的重点和热点。
自图像分割的提出至今，已经提出了上千种各种类型的分割算法。
由于分割算法非常多，所以对它们的分类方法也不尽相同。
我们依据使用知识的特点与层次，将其分为基于数据和基于模型两大类。
前者是直接对当前图像的数据进行操作，虽然可以利用相关的先验信息，但是不依赖于知识；后者则是直接建立在先验知识的基础上，这类分割更符合当前图像分割的技术要点，也是当今图像分割的主流。
基于数据的图像分割算法多数为传统算法，常见的包括，基于边缘检测，基于区域以及边缘与区域相结合的分割方法等等。
这类分割方法具有以下缺点，○1易受噪声和伪边缘影响导致得到的边界不连续，需要用特定的方法进行连接；○2只能提取图像局部特征，缺乏有效约束机制，难以获得图像的全局信息；○3只利用图像的底层视觉特征，难以将图像的先验信息融合到高层的理解机制中。
这是因为传统的图像处理算法都是基于MIT人工智能实验室Marr提出的各层相互独立、严格由低到高的分层视觉框架下进行的。
由于各层之间不存在反馈，数据自底向上单向流动，高层的信息无法指导底层特征的提取，从而导致底层的误差不断积累，且无法修正。
基于模型的分割方法则可以克服以上缺陷。
基于模型的分割方法可以将分割目标的先验知识等有用信息融合到高层的理解机制之中，并通过对图像中的特定目标对象建模来完成分割任务。
这是一种自上而下的处理过程，可以将图像的底层视觉特征与高层信息有机结合起来，因此更接近人类的视觉处理。
计算机视觉中的图像分割技术综述
计算机视觉中的图像分割技术综述近年来，计算机视觉领域取得了巨大的发展，图像分割技术作为计算机视觉中最基础的任务之一，在目标检测、图像分析和场景理解等方面发挥着重要作用。
本文将综述计算机视觉中的图像分割技术，包括图像分割的定义、常见的图像分割方法和应用领域。
一、图像分割的定义和目标图像分割是将图像划分为具有独特特征和语义的不同区域的过程。
其目标是通过像素级别的分类，将图像中感兴趣的区域从背景中分离出来，以便进一步分析和处理。
二、常见的图像分割方法1. 基于阈值的图像分割阈值分割是最简单和最常用的图像分割方法之一。
它基于图像的灰度值设置合适的阈值来将图像分割为前景和背景。
根据阈值选择的不同，阈值分割方法可以分为单一全局阈值分割、多阈值分割和自适应阈值分割等。
2. 基于边缘检测的图像分割边缘检测是利用图像中物体的边缘信息进行分割的方法。
其原理是根据像素间的强度差异来检测边缘，常见的边缘检测算法包括Sobel算子、Canny算子等。
3. 基于区域的图像分割区域分割是将图像分割为具有相似特征的连续区域的方法。
其目标是通过合并或分割特定的图像区域来获得感兴趣的对象或结构。
常见的区域分割方法包括基于区域的生长、分裂合并等。
4. 基于图割的图像分割图割是一种基于图模型的图像分割方法，它通过将图像像素视为图中的节点，并在节点之间构建权重边来建立一个无向图。
通过最小化图中连接节点的总权重来实现分割，其中稍后引入的费曼学习算法是一种常见的图割算法。
5. 基于深度学习的图像分割近年来，随着深度学习的快速发展，基于深度学习的图像分割方法取得了巨大的进展。
常见的基于深度学习的图像分割方法包括基于卷积神经网络（CNN）的分割算法、全卷积神经网络（FCN）、U-Net等。
三、图像分割的应用领域1. 医学图像分割图像分割在医学图像分析中具有重要的应用价值，如医学图像的病灶分割、器官分割和病理分析等。
通过图像分割，可以辅助医生进行疾病诊断和治疗决策，提高医疗质量和效率。
医学图像分割方法综述
并行边缘检测：一个像素点是否属于检测边缘上一点取决于当 前正在检测像素点以及该像素点一些相邻像素点。
医学图像分割方法综述
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边缘检测
•怎样确定某一个像素在边缘呢？
医学图像分割方法综述
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边缘是改变发生地方
改进：提升算法自动化程度，同时维持形变模型原有优点； 气球理论，梯度矢量流（GVF）概念等。
医学图像分割方法综述
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Snake function
Esnake
s
1 2
(s)
|
vs
|2
(s)
|
vss
|2 )
Eimage (v(s))ds
a代表弹性势能
b代表弯曲能
医学图像分割方法综述
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理想数字边缘模型
斜坡数字边缘模型
医学图像分割方法综述
一阶倒数 二阶倒数
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• 一幅图像梯度
图像梯度
f
f x
f
y
•梯度方向
•边界强度
医学图像分割方法综述
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怎样得到每个像素梯度
Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、Canny算子等
Sobel算子介绍：
Sx = (I(i-1,j+1)-I(i-1,j-1) + 2*I(i,j+1)-2*I(i,j-1) + I(i-1,j-1)-I(i+1,j-1))/8 Sy = (I(i-1,j-1)-I(i+1,j-1) + 2*I(i-1,j)-2*I(i+1,j) + I(i-1,j+1)-I(i+1,j+1))/8
图像分割方法综述
图像分割方法综述图像分割是图像处理中的一项关键技术，自20世纪70年代起一直受到人们的高度重视，至今已提出上千种分割算法，但因尚无通用的分割理论，现提出的分割算法大都是针对具体问题的，并没有一种适合所有图像的通用分割算法。
另外，还没有制定出选择适用分割算法的标准，这给图像分割技术的应用带来许多实际问题。
最近几年又出现了许多新思路、新方法或改进算法，对一些经典方法和新出现的方法作了概述并将图像分割方法分为阈值分割方法、边缘检测方法、区域提取方法和结合特定理论工具的分割方法4类。
单色（灰度）图像的分割通常是基于图像强度的两个基本特征：灰阶值的不连续性和灰度区域的相似性。
第一类方法主要是基于图像灰阶值的突然变换（如边缘）来分割图像，而第二类方法主要是把图像的某个子区域与某预定义的标准进行比较，以二者之间的相似性指标为指导来划分图像区域：如阈值化技术、面向区域的方法、形态学分水岭分割算法等。
1 阈值分割方法阈值分割方法的历史可追溯到近40年前，现已提出了大量算法，对灰度图像的取阈值分割就是先确定一个处于图像灰度取值范围之中的灰度阈值，然后将图像中各个象素的灰度值都与这个阈值相比较，并根据比较结果将对应的象素分为两类。
这两类象素一般分属图像的两类区域，从而达到分割的目的。
从该方法中可以看出，确定一个最优阈值是分割的关键。
现有的大部分算法都是集中在阈值确定的研究上。
阈值分割方法根据图像本身的特点，可分为单阈值分割方法和多阈值分割方法；也可分为基于象素值的阈值分割方法、基于区域性质的阈值分割方法和基于坐标位置的阈值分割方法。
若根据分割算法所有的特征或准则，还可以分为直方图与直方图变换法、最大类空间方差法、最小误差法与均匀化误差法、共生矩阵法、最大熵法、简单统计法与局部特性法、概率松驰法、模糊集法、特征空间聚类法、基于过渡区的阈值选取法等。
2 基于边缘的分割方法图像最基本的特征是边缘，它是图像局部特性不连续（或突变）的结果&例如，灰度值的突变、颜色的突变、纹理的突变等&边缘检测方法是利用图像一阶导数的极值或二阶导数的过零点信息来提供判断边缘点的基本依据，经典的边缘检测方法是构造对图像灰度阶跃变化敏感的差分算子来进行图像分割，如Roberts算子，Sobel算子算子，Prewitt算子，Canny算子等。
医学图像分割算法综述
医学图像分割算法综述随着技术的不断进步，医学图像在临床应用中扮演着越来越重要的角色。
医学图像分割算法是将图像中的信息分离为不同的区域的过程，可用于亚像素级别的图像分析和诊断，被广泛应用于医学影像处理中。
本文将介绍几种常见的医学图像分割算法，包括：阈值分割算法、区域生长算法、边缘检测算法、水平线算法、聚类算法和机器学习算法。
1. 阈值分割算法阈值分割算法是医学图像分割中最简单的方法之一，它将图像像素按其灰度级别分为两部分。
如果像素的灰度值高于特定的阈值，则将其分配给一个分割类别，否则分配给另一个分割类别。
阈值可以手动或自动设置。
手动设置阈值通常可以得到较好的分割结果，自动设置阈值则需要先对图像进行预处理，如直方图均衡化和变换，以使其更适合自动阈值选择算法。
2. 区域生长算法区域生长算法基于像素之间相似性的概念，在开始的时候选定一个种子点，它被包括在一个区域中。
然后，算法在种子点周围的像素上进行迭代，在迭代过程中，对于那些与种子点相似的像素，将它们添加到该区域中。
该算法对于像素数量较少的图像比较有效，但对于包含许多较小的目标的图像较差，因为在这些情况下，算法容易陷入误判。
3. 边缘检测算法边缘检测算法采用像素点在灰度空间中的梯度和目标周围的反差来检测图像的边缘。
梯度表示像素值发生变化的方向和速率，既可以用于检测目标的轮廓，也可以用于检测目标内部。
边缘检测算法对于图像中有大量的灰度变化和边缘的情况效果比较好，但对于像素变化不明显的图像效果较差。
4. 水平线算法水平线算法基于连续像素的行为，可以用于检测相邻像素之间的物体或组织。
算法从顶部或底部的一个像素开始，检测到一个物体或组织的边界。
然后，该算法继续扫描相邻像素，以便检测到相同的物体或组织。
该算法适用于平滑的轮廓和渐变变化的图像，但不适用于存在复杂形状的图像。
5. 聚类算法聚类算法通过对相似像素进行分类，将图像分割成若干个区域。
这些像素通常具有相似的物理或几何属性，如颜色，亮度和形状等。
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摘要
图像分割是把图像划分为有意义的若干区域的图像处理技术，分割技术在辅助医学诊断及运动分析、结构分析等领域都有着重要的研究价值和广泛的应用发展前景。
在阅读大量文献的基础上，本文对图像分割技术的理论基础、发展历程及图像分割方法的热点、难点问题进行了分类综述，对不同分割算法优缺点进行了总结和归纳，并对图像分割的发展趋势进行了初步的展望和预测。
在此基础上，为了对图像分割理论有更直观的认识，本文选取并行边界算法和分水岭算法这两种方法，用MATLAB软件进行了基础的仿真，并对结果进行了分析和总结，
本文重点对一些近年来新兴的算法，比如水平集（Level-set）算法、马尔科夫随机场算法（Markov）、模糊算法、遗传算法、数学形态学算法等进行了概略性的探讨，对这些新兴算法的特点、原理、研究动态进行了分析和总结。
关键词：图像分割；边界；区域；水平集；马尔科夫
Abstract
Image segmentation is an image processing technology that divides the image into a number of regions. Image segmentation has very important significance in supporting medical diagnosis, motion analysis, structural analysis and other fields.
Based on recent research, a survey on the theory and development of image segmentation, hot and difficult issues in image segmentation is given in this article. And describes the characteristics of each method as well as their respective advantages and disadvantages in image segmentation .This article introduces and analyzes some basic imaging and image segmentation methods in theory and describes the development trends of medical image segmentation. To have a better understanding of image segmentation, I use MATLAB software to stimulate on images about the parallel edge algorithms and watershed algorithm. And the analysis of the segmentation results is given in the article.
This article introduces and analyzes the new algorithms in recent years such as Level-set algorithm, Markov algorithm, Fuzzy algorithm, Genetic algorithm and Morphological algorithm. In this paper, the features, theory and research trends of these algorithms are analyzed and summarized.
Keywords: Image segmentation; Border; Area；Level-set；Markov
第1章引言
1.1 图像分割的背景和重要作用
图像是传达信息的一种方式，图像中含有大量的有用信息，理解图像并从图像中抽取信息以用来完成其他工作是数字图像技术中一个重要的
应用领域，而理解图像的第一步就是图像的分割。
图像分割是对图像进行分析和理解的关键步骤，是数字图像处理中最重要和最基本的技术手段，是一种基本的计算机视觉技术，准确地对图像进行分割，对工程实践及量化分析都有重要的价值。
其中，感兴趣目标的参数测量和特征提取等过程都是以图像分割为预处理的，图像的分割技术使得进一步的图像理解和应用成为可能。
在实际工程中，研究者不是对图像的所有部分都感兴趣的，而图像分割的目的就是把图像空间分割成一些有意义的区域,从而把感兴
趣的区域提取出来，以便进行进一步的图像应用和处理，因此图像分割算法的研究有着重要的理论价值和实际意义。
图像分割技术在医学、军事工程等领域中都有着广泛的应用。
图像分割技术可以便于对获得的各种定量定性的图像数据进行分析,使这些数据更好的应用到工程实践中。
例如在医学上，随着影像医学技术在医学中的作用越来越大，图像分割在医学应用中具有特殊的重要意义，分割技术使得人们能够获得有效的医学图像信息。
分割后的图像广泛应用于病变部位诊断、术前方案制定、术后监测等各个重要的环节。
图像分割是一个经典难题，图像分割是提取数字图像中组织信息的关键步骤，图像分割技术的发展更是决定了数字图像处理中其它相关技术的发展。
而如何找到科学、准确的分割方法，使分割后的图像具有良好的分割效果，从而具有非常广泛的应用，是分割方法研究领域的重点。
本文综述和讨论了图像分割技术的应用，分割技术的发展趋势、研究热点及其图像分割的评价等问题, 并重点讨论了每类分割方法的原理、特点, 展望了医学图像分割的前景和面临的挑战。
1.2 本文的安排和结构框架
本文基于如下结构展开：
第二章中介绍了图像分割的基础性理论、发展历程及应用中存在的难
点问题；第三章中分析了图像分割算法的原理及特点，包括传统的分割算法和近年来新兴的分割算法，并分析了相关的研究动态；第四部分对并行边界算法和分水岭算法进行了MATLAB仿真，对仿真结果进行了分析和归纳；在第五章中进行了总结和展望，在这个部分，对上文进行了总结，并对图像分割的发展趋势和前景进行了简单的概括。