数字图像灰度阈值的图像分割技术
阈值分割的三角方法
阈值分割的三角方法
阈值分割技术是数字图像处理中最常用的图像分割方法之一，它是通过对图像像素的灰度级进行阈值处理，将图像分成不同的区域。
这种简单而有效的方法可用于计算机视觉、医疗成像、无人驾驶等领域。
三角方法是阈值分割技术中比较常用的一种方法。
该方法首先将灰度级从0到255进行等分，然后以等分后的三个数为阈值进行图像分割。
三角方法的实现基于以下过程：
1. 选择图像中的像素值最小值min和最大值ma某，对其进行归一化处理；
2. 设定阈值初始值T为( min + ma某 ) / 2；
3.对图像中的像素值进行判断，若像素值小于等于T，则将像素标记为背景像素，否则将像素标记为前景像素；
4.分别计算前景像素和背景像素的平均灰度值，更新阈值T为(前景像素平均灰度+背景像素平均灰度)/2；
5.迭代地执行第3步和第4步，直到阈值T不再变化为止。
三角方法的主要优点是计算简单、速度快，适用于处理灰度值分布双峰的图像。
其缺点是对于非双峰图像效果较差，可能会产生过度分割或欠分割的问题。
为了解决这些问题，三角方法可以进行一些改进。
例如，采用多个阈值对图像进行分割，即多阈值分割技术；或者结合其他分割方法，如区域生长、聚类等方法进行综合分割。
总之，三角方法是一种简单而有效的阈值分割方法，它可以在许多场景中应用，但也需要与其他方法结合使用以进一步提高分割效果。
阈值分割学习.pptx
o )
P
P1(Z)
E1(Zt)
P2(Z) E2(Zt)
Zt
Z
从前面可以看出，假如：
① 图像的目标物和背景象素灰度级概率呈正态分布，
② 且偏差相等(σ12 = σ22)， ③ 背景和目标物象素总数也相等(θ＝1/2)，
则这个图像的最佳分割阈值就是目标物和背景象素灰度级
两个均值的平均。
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Otsu法是一种使类间方差最大的自动确定阈值的方法，该方法具有 简单、处理速度快的特点。
Otsu法阈值分割的基本思想是：
设图像像素为N，灰度范围为[0，L-1],对应灰度级i的像
素为ni，概率为： pi ni / N
选定阈值T把图像中的像素分成两个灰度级C0和C1，C0由灰度值在
[0，T]之间的像素组成，C1由灰度值在[T+1，L-1]之间的像素组成,由
T
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2.迭代阈值选择
迭代阈值选择方法的基本思想是：
开始时选择一个阈值作为初始估计值，然后按照某种策略不断的改进 这一估计值，直到满足给定的准则为止。 迭代阈值选择方法的步骤：
1. 选择一个初始估计值T（建议初始估计值为图像中最大亮度值和最 小亮度值的中间值）。
2. 使用T分割图像。这会产生两组像素：亮度值≥T的所有像素组成 的G1，亮度值<T的所有像素组成的G2。
灰度分布概率，整个图像的均值为：T
L 1
i pi
i0
C0和C1的均值为：0
T i0
ipi
0
1Байду номын сангаас
L1 ipi
iT 1
1
其中：
T
0 pi i0
L1
数字图像处理图像分割
如果检测结果小于给定的阈值，就把两个区域合并。
5.3 区域分割
2 分裂合并法 实际中常先把图像分成任意大小且不重叠的区域，然后再
合并或分裂这些区域以满足分割的要求,即分裂合并法.一致 性测度可以选择基于灰度统计特征(如同质区域中的方差),假
设阈值为T ,则算法步骤为: ① 对于任一Ri，如果 V (Ri ) T ，则将其分裂成互不重叠的四
3 影响因素
多特征阈值分割
a 灰度及平均灰度(3×3区)二维直方图
－－若集中于对角线区则表示灰度均匀 平均灰度
区。
边界
－－若远离对角线者（灰度与平均灰度 不同）是区域边界。
背景
（近对角线构成直方图有明显峰值及阈 值，远离对角线者可用灰度平均值作为 阈值，用于区分两个区）。
目标 边界
灰度
3 影响因素 多特征阈值分割 b 灰度与灰度梯度图
5.4 Hough变换
Hough变换是一种检测、定位直线和解析曲线的有效 方法。它是把二值图变换到Hough参数空间，在参数空间 用极值点的检测来完成目标的检测。下面以直线检测为例， 说明Hough变换的原理。
域，直到区域不能进一步扩张； Step4：返回到步骤1，继续扫描直到所有像素都有归属，则结束整
个生长过程。
5.3 区域分割
1 区域生长法 区域生长法生长准则
基于区域灰度差方法
讨论：生长准则与欠分割或过分割现象
10477 10477 01555 20565 22564
11577 11577 11555 21555 22555
C1的平均值：1
m
ipi
iT 1 w1
(T )
1 w(T )
m
其中, ipi w00 w11 是整体图像的灰度平均值
基于阈值的分割原理
基于阈值的分割原理基于阈值的分割原理是数字图像处理中常用的一种分割方法，其基本思想是将图像中的像素根据其灰度值与预设的阈值进行比较，将灰度值高于阈值的像素归为一类，低于阈值的像素归为另一类。
该方法简单易懂，计算量小，因此被广泛应用于图像处理领域。
一、阈值分割基本原理1.1 阈值阈值是指在进行二值化处理时所设定的一个灰度级别，用来区分图像中不同灰度级别的像素点。
通常情况下，我们将图像中所有灰度大于该阈值的点视为目标物体区域内部点，将灰度小于该阈值的点视为背景区域内部点。
1.2 阈值分割过程在进行阈值分割时，我们需要先确定一个合适的初始阈值。
通常情况下，我们可以选择图像中所有像素点灰度平均数作为初始阈值。
然后将所有灰度大于该初始阈值的点视为目标物体区域内部点，将小于该初始阈值的点视为背景区域内部点，并计算出两个区域内像素灰度值的平均数。
将两个平均数再求平均，得到新的阈值，重复上述过程直到新的阈值与上一次计算的阈值相等或者差异小于一个预设的容差范围。
1.3 阈值分割应用阈值分割可以应用于很多领域中，如图像增强、目标检测、字符识别等。
在图像增强中，我们可以通过调整阈值来实现图像亮度和对比度的调整；在目标检测中，我们可以通过设置不同的阈值来实现对不同大小、形状、颜色等特征的物体进行区分；在字符识别中，我们可以通过设置合适的阈值来实现对字符轮廓进行提取和识别。
二、基于全局阈值分割原理2.1 基本思想基于全局阈值分割原理是指在整幅图像中确定一个全局唯一的阈值进行分割。
该方法简单易行且计算量小，适用于灰度变化明显且背景比较简单的图像。
2.2 全局阈值分割方法（1）最大类间方差法：该方法是求使两类间方差最大化时所对应的灰度值作为阈值。
具体而言，我们可以先将图像中所有像素点按照灰度值从小到大排序，然后分别计算每个灰度值下的前景和背景像素点数量、均值和方差。
最后计算出每个灰度下两类之间的类间方差，并选取使类间方差最大的灰度值作为阈值。
阈值分割原理
阈值分割原理阈值分割是一种数字图像处理中常用的像素分割方法，其原理主要是基于图像灰度值的统计特性。
其思路是分别统计图像中不同灰度级别的像素个数，通过确定一个灰度值作为阈值，将图像中的像素分成两类，进而实现对图像的分割。
阈值分割的基本原理是通过将图像灰度值分为两个区间，从而将灰度低于或高于阈值的像素分为两类，从而实现图像的二值化处理。
本文将对阈值分割的基本原理、常用的实现方法以及应用进行全面的介绍。
阈值分割的基本原理阈值分割的基本原理是将图像中的像素分为两个部分，一部分为灰度值大于等于阈值的像素，另一部分为灰度值小于阈值的像素。
此时，我们可以将分割出来的灰度值较低的像素赋值为0，灰度值较高的像素赋值为1，从而将其转化为二进制图像。
这种方法通常用于物体检测、图像分割、OCR等领域，其中图像分割是其中应用最为广泛的领域之一。
在将图像进行阈值分割时，需要找到一个合适的阈值。
阈值可以是任何一个位于图像灰度值范围之内的值。
阈值分割方法需要根据具体的场景进行灰度值的筛选，通常可以选择采用迭代法、聚类法、最大间隔法和形态学方法等实现。
1. 迭代法迭代法通常是一种较为常见的方法。
这种方法的基本思路是：先在图像的灰度值范围内随机选取一个阈值，然后对目标二值化图像进行处理，将灰度大于或等于该阈值的像素设为前景像素（白色），将小于该阈值的像素设为背景像素（黑色）。
接着，可以计算出前景和背景的平均灰度值，将其作为新的阈值。
将新阈值作为该算法的输入，重复执行该算法，直到图像中的前景像素和背景像素稳定不变为止。
2. 聚类法聚类法是一种常用的阈值寻找方法。
该方法基于聚类分析的思想，将图像中的像素分为多个簇。
这些簇是按照图像灰度值进行排序的，每个簇的中心都对应一种不同的灰度值。
在这种情况下，我们可以寻找显著区分不同灰度值区间的簇，以确定阈值。
3. 最大间隔法最大间隔法是一种基于统计学原理的方法，它可以有效地找到分离前景像素和背景像素的最佳阈值。
医学影像处理中的自适应阈值分割算法
医学影像处理中的自适应阈值分割算法医学影像处理在现代医学应用中扮演着极为重要的角色。
随着计算机技术和数字图像处理技术的不断发展，医学影像处理技术也越发成熟，被广泛应用于医学诊断、疾病研究、医疗检测等方面。
医学图像的自动分割技术是医疗影像处理的重要内容之一。
其中，自适应阈值分割算法是一种基于图像直方图分析的图像分析和处理方法，因其能够适应灰度分布不均匀的图像，也就成为医学影像分割领域中应用广泛的技术。
随着医疗影像学技术的发展，医学影像数据的数量以及复杂度也在不断增加，因此如何快速、自动、准确地对医学影像进行分割成为了医学影像处理领域需要解决的难题。
自适应阈值分割算法是一种能够有效解决医学影像非均匀性分布问题的自动分割方法。
该方法将图像处理为灰度直方图，并据此选取合适的阈值进行图像分割。
由于该算法的计算量较小，并且不依赖于特定的二值化阈值，因此在处理医学影像数据中表现出良好的稳定性，从而得到了广泛的应用。
自适应阈值分割算法主要包括基于灰度值的区域分割和基于边界线的区域分割两种方法。
其中，基于灰度值的区域分割通常将图像分成若干个区域，然后对每个区域选取适当的阈值进行分割；而基于边界线的区域分割，则是在灰度图像的边缘区域内使用自适应阈值分配算法，根据图像边缘的特点进行分割。
近年来，随着深度学习技术的广泛应用，医学影像领域也开始探索使用深度学习来进行自动分割和诊断。
有许多研究表明，使用深度学习技术相对于传统的自适应阈值分割算法能够取得更好的分割效果。
然而，深度学习要求有足够的数据进行训练，这在医学影像处理中并不容易实现。
因此，在实际应用中，自适应阈值分割算法仍然是医学图像处理中广泛应用的一种算法，它具有较好的适应性和实时性，能够高效地分割医学影像。
总而言之，自适应阈值分割算法是医学影像处理领域中常用的自动分割技术之一。
它具有简单、快速、适应性强等优点，可以广泛应用于医学影像的分割和诊断。
在不断发展的医学影像处理领域，随着深度学习技术的不断进步，自适应阈值分割算法的一些缺点也将逐渐被克服，使其能够更好地服务于人类的健康事业。
浅谈数字图像处理中的图像分割技术
（） 性 阈值 ２适应
在 不 同 的区 域有 不 同 的阈值 ，即 自适 性 阙
值。
２２ 区域法 实现 图像 分 割 ．
区域法实现分割是以某种规则为约束 （ 如子 区域全部像素灰度相同、 子区域不重合且相连接
等） ，直接找 取区域 的方 式实现分割 。
摘 要 数字图像处理科学迅速发展并得到广泛应用．图 像分割是其中重要的中间 技术．它依托图
像数字处理底层技术 ，为模 式识别等 高层应用服务 ．本文 简要介 绍了图像分割 的概念范畴和常见的分割 技术的方法描 述．掌握图像分割技术有助 于系统理解数字 图像处理技 术的层次．
关键词 数 字图像处理 图像分剖 阚值
阈值 １整体
就是对整幅图像选定一固定灰度值 ， 以此去 １ 图像分割的范畴
图像 分割 处 理 技 术属 于数 字 图像 处理 技术 中的 图像 分析 范畴 ， 图像 分析 的中 间层处理技 是 术。 图像分 割 的 目的是把经过 底层 处 理的数字 图 像 空 间分 成 若干有 意义 的区域 ， 后期 的一些高层 应 用 如模 式 识 别等 将 在这 些 分 割 的 区域基 础上 进 行 。 割 的依据建 立在这 些 由像 素组 成 的区域 分 做 图像 分类找 出图像 的物体 。 在物体与 背景 单纯
边 界 的损 害 。 （） ３ 拉式 边 界 检测法
参考文献。
【】 ｌ章霄， 董艳雪， 赵文 娟等 ． 数字图像 处理技 术． 北京： 冶金
工业 出版社 ． ０ ２ ５ ０
利 用拉 式 卷 积做 二阶导数搜 寻 边界 的方 法 。
２ ． ４边缘法实现图像分割
利用一 阶导数的大小检测边缘所在并用一
阈值分割的原理
阈值分割的原理一、引言阈值分割是图像处理中常用的一种方法，它的基本思想是将图像中的像素根据其灰度值分成两个或多个类别。
阈值分割在数字图像处理、计算机视觉、模式识别等领域都有广泛应用。
本文将详细介绍阈值分割的原理。
二、阈值分割的基本概念1. 图像灰度值在数字图像处理中，图像是由一个个离散的点组成，每个点称为像素。
每个像素都有一个灰度值，表示该点的亮度程度。
灰度值通常用整数表示，范围为0~255。
2. 阈值阈值是指将灰度图像划分成多个类别时所使用的一个参数。
将图像中所有灰度值小于等于阈值的像素划为一类，大于阈值的划为另一类。
3. 二值化二值化是指将灰度图像转换成只包含两种颜色（黑色和白色）的二元图像。
通常情况下，黑色表示前景对象，白色表示背景。
三、全局阈值分割全局阈值分割是最简单也最常用的一种方法。
它假设整幅图像只有两个类别（前景和背景），并且这两个类别的像素灰度值分布是双峰的。
因此，全局阈值分割的目标就是找到这两个峰之间的谷底，作为阈值。
1. Otsu算法Otsu算法是一种自适应的全局阈值分割方法。
它基于灰度直方图，通过最大化类间方差来确定阈值。
具体步骤如下：（1）计算图像灰度直方图。
（2）计算每个灰度级所占比例。
（3）从0~255遍历所有可能的阈值T，计算该阈值下前景和背景的均值μ0、μ1和类间方差σb^2。
（4）选择使得类间方差σb^2最大的阈值作为最终阈值。
2. 基于形态学梯度的全局阈值分割基于形态学梯度的全局阈值分割方法利用了形态学梯度对边缘进行增强，并将其作为二元图像进行处理。
具体步骤如下：（1）对原始图像进行膨胀和腐蚀操作，得到形态学梯度图像。
（2）对形态学梯度图像进行全局阈值分割，得到二元图像。
（3）对二元图像进行形态学操作，去除噪声和孤立点。
四、局部阈值分割局部阈值分割是一种自适应的方法，它将整幅图像分成若干个小区域，每个区域内的阈值可以根据该区域内像素的灰度值分布自动确定。
常用的方法有基于均值、基于中值和基于方差的局部阈值分割。
阈值分割方法
阈值分割方法1. 什么是阈值分割？阈值分割是将图像根据其灰度级分割成两个或多个部分的过程。
这个过程中，我们选择一个阈值来确定像素应该属于哪个类别（前景或背景）。
2. 常见的阈值分割方法有哪些？常用的阈值分割方法包括全局阈值法、局部阈值法（如Otsu阈值法）、自适应阈值法、多阈值分割法等。
3. 全局阈值法是如何工作的？全局阈值法首先计算出图像的灰度平均值作为初始阈值，然后迭代地计算前景和背景的平均灰度值并重新计算阈值，直到阈值收敛为止。
4. 局部阈值法是如何工作的？局部阈值法将图像分割成许多小区域，然后为每个区域选择不同的阈值。
这可以让我们在处理具有不同灰度级的图像时获得更好的结果。
5. Otsu阈值法是如何工作的？Otsu阈值法是一种自适应阈值方法，它通过寻找使类间差异最大的阈值来确定图像的二值化阈值。
6. 自适应阈值法是如何工作的？自适应阈值法将图像分割成多个子区域，并根据每个子区域的统计特性来确定二值化阈值。
这可以解决具有大量噪声的图像的问题。
7. 多阈值分割法是如何工作的？多阈值分割法将图像分成多个部分，并针对每个部分选择不同的阈值。
这在处理具有多个目标或复杂纹理的图像时特别有用。
8. 如何选择最佳阈值？选择最佳阈值的方法取决于我们所处理的图像以及我们所需的分割质量。
通常，我们可以使用像Otsu阈值法这样的自适应方法，或者手动测试不同阈值的效果以找到最佳的阈值。
9. 阈值分割的优缺点是什么？阈值分割的主要优点是简单快速，并且容易实现。
它不能很好地处理具有复杂纹理或多个目标的图像，并且对图像中的噪声比较敏感。
10. 阈值分割在哪些领域应用广泛？阈值分割在医学影像处理、计算机视觉、机器人技术、数字图像处理等领域应用广泛。
在医学领域，阈值分割用于提取CT和MRI扫描中的病变区域。
在计算机视觉中，阈值分割可以用于滤除图像背景或提取目标区域。
在机器人技术中，阈值分割可用于机器人导航和自动化应用等方面。
【数字图像处理】灰度图像二值化
【数字图像处理】灰度图像⼆值化灰度图像每副图像的每个像素对应⼆维空间中⼀个特定的位置，并且有⼀个或者多个与那个点相关的采样值组成数值。
灰度图像,也称为灰阶图像,图像中每个像素可以由0(⿊)到255(⽩)的亮度值(Intensity)表⽰。
0-255之间表⽰不同的灰度级。
灰度图像⼆值化⼆值化：以⼀个值（阈值）为基准，⼤于（等于）这个值的数全部变为是1（或者0），⼩于等于这个数的就全部将他们变为0（或1）。
⼆值化算法处理飞思卡尔赛道思路：设定⼀个阈值valve，对于图像矩阵中的每⼀⾏，从左⾄右⽐较各像素值和阈值的⼤⼩，若像素值⼤于或等于阈值，则判定该像素对应的是⽩⾊赛道；反之，则判定对应的是⿊⾊的⽬标引导线。
记下第⼀次和最后⼀次出现像素值⼩于阈值时的像素点的列号，算出两者的平均值，以此作为该⾏上⽬标引导线的位置。
摄像头的⼆值化的代码：Void image_binaryzation(){for(int i=0;i{for(int j=0;j{if(Image[i][j] >= Threshold)Image_new[i][j]=1;elseImage_new[i][j]=0;}}}Row是对应采集到的⾏数，Col是列数，Image[i][j]是摄像头采集未⼆值化的数据存放的数组，Img[i][j]是新建的存放⼆值化后的数组。
合适的阈值在阈值⼆值化中，最主要的是选取合适的阈值，这也是⼆值化的难点所在。
常⽤的⼆值化阈值选取⽅法有双峰法、p参数法、⼤律法（Otsu法）、最⼤熵阈值法、迭代法等。
⼤律法（Otsu法）Otsu⽅法⼜名最⼤类间差⽅法，通过统计整个图像的直⽅图特性来实现全局阈值T的⾃动选取，其算法步骤为：1) 先计算图像的直⽅图，即将图像所有的像素点按照0~255共256个bin，统计落在每个bin的像素点数量2) 归⼀化直⽅图，也即将每个bin中像素点数量除以总的像素点3) i表⽰分类的阈值，也即⼀个灰度级，从0开始迭代4) 通过归⼀化的直⽅图，统计0~i 灰度级的像素(假设像素值在此范围的像素叫做前景像素) 所占整幅图像的⽐例w0，并统计前景像素的平均灰度u0；统计i~255灰度级的像素(假设像素值在此范围的像素叫做背景像素) 所占整幅图像的⽐例w1，并统计背5) 计算前景像素和背景像素的⽅差 g = w0*w1*(u0-u1) (u0-u1)6) i++；转到4)，直到i为256时结束迭代7）将最⼤g相应的i值作为图像的全局阈值缺陷:OSTU算法在处理光照不均匀的图像的时候，效果会明显不好，因为利⽤的是全局像素信息。
数字图像处理---图像分割
数字图像处理---图像分割图像分割概述图像分析概念：对图像中感兴趣的⽬标进⾏检测和测量，以获得它们的客观信息，从⽽建⽴对图像的描述步骤：1. 图像分割2. 特征识别3. 对象分类4. 建⽴联系概述图像分割概念：将图像划分为互不重叠的区域并提取感兴趣⽬标的技术基本策略：基于灰度值的两个基本特性：不连续性和相似性通过检测不连续性先找边，后确定区域通过检测相似性，在⼀定阈值下找到灰度值相似区域，区域外轮廓即为对象边界⽅法基于边缘的分割⽅法：先提取区域边界，再确定边界限定区域区域分割：确定每个像素归属区域，从⽽形成区域图区域⽣长：将属性接近的连通像素聚集成区域分裂-合并分割：即存在图像划分，也存在图像合并边缘检测算⼦---边缘分割法边缘定义：图像中像素灰度有阶跃变化或屋顶变化的像素的集合分类：阶跃状屋顶状特点：属于⾼频信号区域往往为闭合连线边缘检测流程滤波⇒增强⇒检测⇒定位边缘检测算⼦基本思想：计算局部微分算⼦⼀阶微分：⽤梯度算⼦进⾏运算特点：对于阶跃状变化会出现极⼤值（两侧都是正值，中间最⼤）对于屋顶状变化会过零点（两侧符号相反）不变部分为0⽤途：检测图像中边的存在注意事项：由于结果图中存在负值，因此需要处理后使⽤处理⽅法：取绝对值加最⼩值阈值法⼆阶微分：通过拉普拉斯算⼦计算特点：对于阶跃状变化会过零点（两侧符号相反）对于屋顶状变化会出现负极⼤值（两侧都是正值，中间最⼩）不变部分为0⽤途：检测图像中边的存在常⽤边缘检测算⼦Roberts 算⼦Prewitt 算⼦Sobel 算⼦Kirsch 算⼦Laplacian 算⼦Marr 算⼦交叉⽅向⼀阶锐化问题：锐化处理结果对具有矩形特征的物体的边缘提取较为有效，但是对于不规则形状的边缘提取，则存在信息上的缺损解决思想：利⽤⽆⽅向的锐化算法交叉微分算⼦交叉Roberts 算⼦公式：f ′x =|f (x +1,y +1)−f (x ,y )|f ′y =|f (x +1,y )−f (x ,y +1)|模板:f ′x =−1001,f ′y =01−1特点：算法简单,对噪声敏感，效果较梯度算⼦较好交叉Prewitt 算⼦模板:d ′x =011−101−1−10,d ′y =−1−10−101011特点：与Sobel 相⽐有⼀定抗⼲扰性，图像效果较⼲净交叉Sobel 算⼦模板:d ′x =012−101−2−10,d ′y =−2−10−101012特点：锐化的边缘信息较强kirsch 算⼦(⽅向算⼦)模板：特点在计算边缘强度的同时可以得到边缘⽅向各⽅向间的夹⾓为45°分析取其中最⼤的值作为边缘强度，与之对应的⽅向作为边缘⽅向若取最⼤值绝对值，则仅需要前四个模板即可Nevitia 算⼦[][][][][][]特点:各⽅向间的夹⾓为30°Laplacian算⼦同图像增强中的Laplacian算⼦优点：各向同性、线性和位移不变对细线和孤⽴点检测效果较好缺点对噪声敏感，有双倍加强作⽤不能检测出边缘⽅向常产⽣双像素边缘使⽤之前需要对图像进⾏平滑Marr算⼦在Laplacian算⼦基础上发展⽽来平滑函数采⽤⾼斯正态分布函数h(x,y)=e−x2+y2 2σ2σ为⽅差⽤h(x,y)对图像f(x,y)平滑克表⽰为g(x,y)=h(x,y)∗f(x,y) *代表卷积令r表⽰从原点出发的径向距离，即r2=x2+y2利⽤⾼斯-拉普拉斯滤波器（LOG滤波器）▽2h=(r2−2σ2σ4)e−r22σ2即可利⽤⼆阶导数算⼦过零点的性质，确定图像中阶跃边缘的位置在该算⼦中σ越⼩边缘位置精度越⾼，边缘细节变化越多；σ越⼤平滑作⽤越⼤，但是细节损失越⼤，边缘点定位精度越低过程1. 通过⼆维⾼斯函数对图像进⾏卷积降噪2. ⽤⼆阶导数差分算⼦计算图像强度的⼆阶导数3. 利⽤⼆阶导数算⼦过零点的性质，确定图像中阶跃边缘的位置优点：能快速得到⼀个闭合的轮廓缺点：对噪声敏感Canny边缘检测算⼦最优边缘检测算⼦应有的指标低误判率⾼定位精度抑制虚假边缘过程：1. 计算图像梯度2. 梯度⾮极⼤值抑制3. 双阈值提取边缘点计算图像梯度⾼斯函数的⼀阶导数模板：−11−11,−1−111⾮极⼤值抑制 NMS思想：梯度幅值图像M(x,y)，仅保留梯度⽅向上的极⼤值点过程初始化N(x,y)=M(x,y)对每⼀点在梯度⽅向和反梯度⽅向各找n 个点，若M(x,y)⾮最⼤值，则置零，否则保持不变对NMS 结果⼆值化（双阈值提取边缘点）使⽤两个阈值T 1,T 2:T 2>>T 1由T 1得到E 1(x ,y ),低阈值边缘图：更⼤的误检率由T 2得到E 2(x ,y ),⾼阈值边缘图：更可靠边缘连接初始化E (x ,y )=E 2(x ,y )对E (x ,y )中的每个点在E 1(x ,y )中寻找延长部分进⾏连接输出E (x ,y )Canny 边缘检测算⼦步骤1. ⾼斯滤波器平滑2. ⼀阶偏导计算梯度幅值与⽅向3. 对梯度幅值进⾏⾮极⼤值抑制4. 双阈值算法检测连接边缘Canny 边缘检测算⼦优点参数较⼩计算效率⾼得到边缘连续完整双阈值选择T Low =T HIGH ∗0.4曲⾯拟合法出发点：基于差分检测图像边缘的算⼦往往对噪声敏感四点拟合灰度表⾯法⽤⼀平⾯p (x ,y )=ax +by +c 来拟合四邻域像素灰度值定义均⽅差为ε=∑[p (x ,y )−f (x ,y )]2模板a =12−1−111,b =12−11−11特点：先平均后求差分，对噪声由抑制作⽤边缘跟踪出发点：噪声边检测需要归整边缘像素概念：将检测的边缘点连接成线过程：边缘提取连接成线⽅法光栅扫描跟踪法全向跟踪法光栅扫描跟踪法概念：采⽤电视光栅⾏扫描顺序，结合门限检测，对遇到的像素进⾏分析并确定其是否是边缘的跟踪⽅法具体步骤：[][][][]确定检测阈值d（较⾼）超过d的点作为对象点确定跟踪阈值t（较低）确定跟踪邻域扫描下⼀⾏，跟踪邻域内灰度差⼩于t的，接受为对象点若没有对象点，则该曲线跟踪结束重新从下⼀⾏开始利⽤d寻找对象点并进⾏跟踪扫描结束后跟踪结束特征可以不是灰度级跟踪准则根据具体问题灵活运⽤最好再进⾏⼀次其他⽅向的跟踪全向跟踪Hough变化检测法问题：如何连接边界点集基本思想利⽤xoy直⾓坐标系直线y=ax+b,待求极坐标系内点(ρ,θ),已知求点到线的变化ρ=xcosθ+ysinθ原理:过每个点的直线系分别对应极坐标系上的⼀条正弦曲线，如正弦曲线存在共同交点(ρ′,θ′),则必定在平⾯上共线实现：使⽤交点累积器或直⽅图，寻找相交线段最多的参数空间的点，再寻找对应的直线线段特点：对ρ、θ量化过粗会导致直线参数不精确，过细会导致计算量增加获得直线抗噪能⼒强可以⽤来检测直线阈值分割法基本思想：通过阈值T⽣成⼆值图，在四邻域中有背景的像素就是边界像素特点：适⽤于物体与背景有强对⽐的情况下，且物体或背景的灰度较单⼀可以先求背景再求物体可以得到封闭且连通区域的边界通过交互获得阈值通过直⽅图得到阈值基本思想：边界上的点灰度值出现次数较少⽅法：选取直⽅图⾕底的最⼩灰度值作为阈值缺点：会受到噪声⼲扰改进：取两个峰值之间的某个固定位置降噪简单图像的阈值分割判断分析法最佳熵⾃动阈值法复杂图像的阈值分割步骤⾃动平滑直⽅图确定区域类数⾃动搜索多个阈值特征空间聚类k均值聚类步骤任意选取K个初始聚类中⼼值使⽤最⼩距离判别，将新读⼊的像素分⾄K类重新计算中⼼值，等于⼀类元素的平均值重新聚类直⾄新旧差异不⼤区域增长通过像素集合的区域增长实现：根据应⽤选取种⼦选择描述符种⼦根据描述符扩张直⾄没有新的节点加⼊集合简单区域扩张法以未划分点与起点灰度差⼩于阈值T作为描述符优缺点：1. 不好确定阈值2. ⽆法分割缓慢变化边界质⼼区域增长法以未划分点与区域平均灰度值差⼩于阈值T作为描述符分裂合并法实现：1. 对于灰度级不同的区域划分为四个⼦区域2. 若相邻⼦区域所有像素灰度级相同，则合并3. 反复进⾏直⾄不再进⾏新的分裂合并操作Processing math: 100%。
数字图像灰度阈值的图像分割技术matlab要点
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。
数字图像处理PPT——第七章 图像分割
p-参数法
针对已知目标物在画面中所占比例的情况。 基本设计思想 选择一个值Th，使前景目标物所占的比例 为p，背景所占比例为1-p。 基本方法 先试探性地给出一个阈值，统计目标物的 像素点数在整幅图中所占的比例是否满足 要求，是则阈值合适；否则，阈值则偏大 或者偏小，再进行调整，直到满足要求。
p-参数法算法步骤
⎧ σ b2 ⎫ η | Th* = max ⎨ 2 ⎬ ⎩σ in ⎭
局部阈值方法
提出的原因 阈值方法对于较为简单的图像（目标 与背景差别大，容易区分的图像）简 单有效，对于较为复杂的图像，分割 效果不稳定。 方法 把图像分成子块，在每个子块上再采 样前述阈值分割方法
灰度－局部灰度均值散布图法
σ 12 =
f ( x , y )∈C 1
∑
( f ( x, y ) − μ1 )2
2 σ2 =
f ( x , y )∈C 22 )2
1 μ1 = N C1
f ( x , y )∈C 1
∑
f ( x, y )
1 μ2 = NC 2
f ( x , y )∈C 2
∑
f ( x, y )
参数空间的一条直线对应xy空间的一 个点
Hough变换提取直线原理
Xy空间一条直线上的n个点，对应kb 空间经过一个公共点的n条直线 Kb空间一条直线上的n点对应于xy空 间中过一公共点的n条直线
Hough变换提取直线算法
假设原图像为二值图像，扫描图中的每一 个像素点： 背景点，不作任何处理 目标点，确定直线： b = − xk + y 参数空间上的对应直线上所有的值累加1 循环扫描所有点 参数空间上累计值为最大的点(k*,b*)为所求 直线参数 按照该参数与原图像同等大小的空白图像 上绘制直线
2 灰度阈值法
多阈值分割
2.1.2 阈值的选取
1）直方图法
1 g ( x, y) 0
f ( x, y) ≥ T f ( x, y) T
2.1.2 阈值的选取
1）直方图法
2.1.2 阈值的选取
1）直方图法
2.1.2 阈值的选取
非理想情况，各段的分界不明显，有 3 种错误： a）增加了新的区域， b）失去了原有的区域， c）区域分割边界定位不正确。
2.1.2 阈值的选取
2) 最小误差阈值法
设图像中目标及背景的灰度为正态分布，
其灰度分布概率密度函数分别 p(z), q(z)
q( z )
p( z )
T
2.1.2 阈值的选取
设目标占整体图像的比例为t，整体图像的灰度概率密度
tp( z ) (1 t )q( z )
对于某阈值 ，将背景误认为目标的概率
2. 图像分割
2.1 灰度阈值法 2.2 边缘检测 2.3 区域分割 2.4 Hough变换
2 图像分割
图像分割 将图像中有意义的特征或需要应用的特征提取出来。
例
1）按幅度不同来分割各个区域：幅度分割 2）按边缘不同来划分各个区域：边缘检测 3）按形状不同来分割各个区域：区域分割 4）按纹理不同来分割各个区域：纹理分割 5）按颜色不同来分割各个区域：颜色分割
1 f '( x, y) 0
或
, ,
f ( x, y) ≥ T f ( x, y) T
1 f '( x, y) 0
, ,
f ( x, y) ≤ T f ( x, y) T
2.1 灰度阈值法
2.1.1 阈值分割的原理
第4章 图像分割与边缘检测教案
《数字图像处理》教案第4章图像分割与边缘检测一、教学课题：灰度阈值法、边缘检测 、区域分割、Hough 变换二、教学内容: 图像分割；边缘检测；轮廓跟踪与提取；图像匹配；投影法与差影法三、教学目标:1、掌握图像分割类型2、掌握阈值分割的原理3、掌握边缘检测算子，主要是梯度算子，拉普拉斯算子，Canny 算子4、掌握区域生长法、分裂合并、水域分割以及Hough 变换四、教学重点: 特定数字图像的分割；边缘检测以及图像轮廓跟踪与提取。
五、教学难点: 特定数字图像的分割；边缘检测以及图像轮廓跟踪与提取。
六、教学时数:4学时七、教学过程:（一）、复习旧知图像增强中数字图像的直方图；灰度变换；图像噪声；去除噪声；图像锐化、图像同态增晰对图像处理的基本处理。
（二）、引入新课由图像中感兴趣的某些部分，提出图像的特定分割对图像识别和分析处理的重要性。
（三）、新课讲解4.1灰度阈值法1.图像分割将图像中有意义的特征或需要应用的特征提取出来1）按幅度不同来分割各个区域：幅度分割2）按边缘不同来划分各个区域：边缘检测3）按形状不同来分割各个区域：区域分割2.预处理图像锐化、图像平滑3.分割直方图分割、概率统计门限检测、边缘检测、群聚、纹理匹配4.特征提取空间特征、变换特征、边缘边界、形状特征、矩、纹理特征4.1.1阈值分割的原理设输入图像为(,)f x y ，输出图像为'(,)f x y ，阈值为T,则:1,(,)'(,)0,(,)f x y T f x y f x y T ⎧=⎨<⎩≥4.1.2 阈值的提取1.直方图法非理想情况，各段的分界不明显，有3种误差：1）增加了新的区域，2）失去了原有的区域，3）区域分割边界定位不正确2. 阈值的提取方法1）动态门限：把图像分成子图像，子图像做直方图，再定不同的门限2)统计门限法：设图像中目标及背景的灰度为正态分布，其灰度分布概率密度函数分别 p(z), q(z)3) 自适应门限：根据局部特性确定门限4.2边缘检测边缘检测：其导数在边缘方向取得极值边缘检测的特点:阶跃状、屋顶状4.2.1梯度算子1.对应一阶导数，连续图像的导数在边缘方向上取得极值T T (,)mag (,)(,)(,)arctan(/)x y x y f f f x y G G x y f x y f x y x y G G φ⎡⎤∂∂⎡⎤∇==⎢⎥⎣⎦∂∂⎣⎦⇒∇=∇=梯度的模叫：（ 方向角：简化为：(,)(,)(1,1)(1,)(,1)(,)(,)(,)(,)(,)i j f x y f x y f x y f x y f x y g x y f i j h i m j n f i j h m n ∇=-++++-+=--=*∑∑若 用 模 板 表 示 ：2.常用的几种算子：robert 、prewitt 、sobel 、Zsotropic4.2.2拉普拉斯算子由上节可见阶跃状边缘的二阶导数在边缘处出现零点，出现零交叉，可用二阶导数寻边界22222(,)(,)(,)(1,)(1,)(,1)4(,)f x y f x y f x y x y f x y f x y f x y f x y ∂∂∇=+∂∂=++-+-+ 缺点：1）对噪声敏感；2）常产生双像素宽的边缘，无方向性。
基于阈值分割法
基于阈值分割法的原理和应用1. 概述阈值分割法是数字图像处理中常用的一种分割技术。
它基于像素灰度值与预设的阈值之间进行比较，将像素分为两个或多个不同的区域，从而实现图像的分割。
阈值分割法广泛应用于图像处理、计算机视觉、模式识别等领域。
2. 阈值分割的原理阈值分割的基本思想是根据像素灰度值的特征，将图像分为背景和前景两个不同的区域。
其具体原理如下：1.预处理：首先将彩色图像转换为灰度图像，简化后续处理步骤。
2.确定阈值：选择一个合适的阈值用于将图像分割成两个区域。
常见的阈值选择方法有固定阈值法、自适应阈值法等。
3.分割图像：根据所选阈值将图像中的像素分为两个区域，通常是背景和前景。
4.后处理：可能需要进行降噪、边缘检测等后续处理步骤，以得到更好的分割效果。
3. 常见的阈值分割方法3.1 固定阈值法固定阈值法是最简单直观的阈值分割方法。
其原理是通过预设一个固定的阈值，将图像中的像素根据灰度值与阈值的大小关系分为两个区域。
具体步骤如下：1.将彩色图像转换为灰度图像。
2.选取一个合适的阈值，通常是根据经验或直方图分析确定。
3.遍历图像中的每个像素，将像素灰度值与阈值进行比较。
4.根据比较结果将像素分为背景和前景两个区域。
5.根据应用需求进行后续处理。
3.2 自适应阈值法固定阈值法存在一个问题，无法适应图像中灰度值不均匀的情况。
自适应阈值法通过根据局部像素灰度值的分布自动调整阈值，解决了这个问题。
具体步骤如下：1.将彩色图像转换为灰度图像。
2.根据图像特点选择合适的自适应阈值计算方法，常见的方法有局部平均法、局部中值法等。
3.定义一个合适的窗口大小，在图像上滑动窗口，计算每个窗口内的局部阈值。
4.遍历图像中的每个像素，将像素灰度值与对应的局部阈值进行比较。
5.根据比较结果将像素分为背景和前景两个区域。
6.根据应用需求进行后续处理。
4. 阈值分割的应用场景4.1 图像二值化图像二值化是阈值分割的一种常见应用，它将图像分割为两个阶段，即黑白两色，用于提取图像中的目标信息。
图像分割算法
(3) Prewitt算子 Prewitt算子在点(i,j)的梯度幅值表示为：
2 G(i, j ) G x2 G y
简化的卷积模板表示形式为 ： G (i, j ) G x G y 其中，sx和sy分别x方向和y方向梯度的模版形式 ：
1 1 sx 0 0 1 1 1 0 1 1 sy 1 1 0 0 0 1 1 1
Pa Pi 前景点所占比例
i 1 L
Pb
i T 1 T
P 背景点所占比例
i i 1 L
wa i wb
Pi 前景点平均灰度 Pa Pi
b
i T iPi 全局平均灰度
阈值分割就是简单地用一个或几个阈值将图像的灰度直方图 分成几个类,认为图像中灰度值在同一个灰度类内的像素属于同 一个物体。阈值分割法主要有两个步骤: 第一, 确定进行正确分割的阈值; 第二, 将图像的所有像素的灰度级与阈值进行比较, 以进行区域 划分, 达到目标与背景分离的目的。 其基本原理的数学模型描述为:
1 Sx 0 0 1
0 Sy 1
1 0
(2) Sobel算子 Sobel算子在点(i,j)的梯度幅值表示为：
2 G(i, j ) G x2 G y
简化的卷积模板表示形式为 ：
G (i, j ) G x G y
其中，sx和sy分别x方向和y方向梯度的模版形式 ：
1 g (i, j) 0
f (i, j) T f (i, j) T
常见的阈值分割算法有： 双峰法、最大类间方差法（OTSU） 、迭代法、最大熵等。
1.双峰法 双峰法的基本思想：它认为图像由前景和背景组成，在灰度直方图上， 前后二景都形成高峰，在双峰之间的最低谷处就是图像的阈值所在。 适用范围：当前后景的对比较为强烈时，分割效果较好；否则基本无效 。 2.最大类间方差法（OTSU） 最大类间方差法的基本思想：将待分割图像看作是由两类组成，一类是 背景，一类是目标，用方差来衡量目标和背景之间的差别，使得目标和 背景两类的类间方差最大的灰度级即认为是最佳阈值。 T 最佳阈值分割公式：
Matlab中的图像分割与轮廓提取技巧
Matlab中的图像分割与轮廓提取技巧在数字图像处理中，图像分割是一个基本且关键的任务。
通过将图像划分为不同的区域或对象，图像分割可以帮助我们更好地理解图像中的内容，并提取出我们所需的信息。
而图像分割的一个重要部分就是轮廓提取，它可以帮助我们准确地描述图像中感兴趣对象的形状和边缘。
在本文中，将介绍Matlab中常用的图像分割与轮廓提取技巧。
一、基于阈值的图像分割方法阈值分割是一种常用的简单而有效的图像分割方法。
它基于图像中像素的灰度值，将图像分割成具有不同灰度的区域。
在Matlab中，可以使用im2bw函数将图像转换为二值图像，并提供一个阈值参数。
通过调整阈值值，我们可以得到不同的分割结果。
此外，Matlab还提供了一些自动阈值选择方法，如Otsu方法和基于最大类间方差的方法。
二、基于区域的图像分割方法基于区域的图像分割方法是一种将图像分割为不同区域的方法。
它通常基于一些与像素相关的特征，如颜色、纹理和形状。
在Matlab中，可以使用regionprops函数计算图像的区域属性，如面积、中心位置等。
然后，可以根据这些区域属性将图像分割成不同的区域。
此外，还可以使用图像均值漂移算法和超像素分割算法等进行基于区域的图像分割。
三、基于边缘的图像分割方法基于边缘的图像分割方法是一种通过提取图像中的边缘信息来进行分割的方法。
它通常基于边缘检测算法，如Canny算子和Sobel算子。
在Matlab中，可以使用edge函数实现边缘检测，并提供一些参数来调整边缘检测的结果。
通过检测图像中的边缘，我们可以得到图像的轮廓信息，并将图像分割成不同的部分。
四、轮廓提取技巧在图像分割中，轮廓提取是一个重要且常用的步骤。
它可以帮助我们准确地描述和表示感兴趣对象的形状和边界。
在Matlab中，可以使用一些函数来提取图像的轮廓，如bwboundaries函数和imcontour函数。
这些函数可以将二值图像或灰度图像中的轮廓提取出来，并可视化或保存为具有不同宽度和颜色的图像。
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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式（2.1）描述（2.1） 这样得到的g(x,y)是一幅二值图像。
3.2图像阈值分割技术研究现状和实际应用阈值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。
已被应用于很多的领域，例如，在红外技术应用中，红外无损检测中红外热图像的分割，红外成像跟踪系统中目标的分割；在遥感应用中，合成孔径雷达图像中目标的分割等；在医学应用中，血液细胞图像的分割，磁共振图像的分割；在农业工程应用中，水果品质无损检测过程中水果图像与背景的分割]11[。
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、识别的前提，分割的准确性将直接影响后续任务的有效性，其中阈值的选取是图像阈值分割方法中的关键技术。
3.3图像阈值分割技术研究背景意义阈值分割的优点是计算简单，运算效率较高，速度快。
全局阈值对于灰度相差很大的不同目标和背景能进行有效的分割。
当图像的灰度差异不明显或不同目标的灰度值范围有重叠时，应采用局部阈值或动态阈值分割法。
另一方面，这种方法只考虑像素本身的灰度值，一般不考虑空间特征，因而对噪声很敏感。
在实际应用中，阈值法通常与其他方法结合使用]4[。
法也叫变化阈值法，或自适应阈值法。
这类算法的时间复杂性和空间复杂性比较大，但是抗噪能力强，对一些用全局阈值不易分割的图像有较好的效果。
T y x f Ty x f y x g ≥<),(),(10){,(4． 图像阈值分割理论知识叙述及设计方案4.1阈值分割的基本概念图像阈值化分割是一种最常用，同时也是最简单的图像分割方法，它特别适用于目标和背景占据不同灰度级范围的图像[1]。
它不仅可以极大的压缩数据量，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的必要的图像预处理过程。
图像阈值化的目的是要按照灰度级，对像素集合进行一个划分，得到的每个子集形成一个与现实景物相对应的区域，各个区域内部具有一致的属性，而相邻区域布局有这种一致属性。
这样的划分可以通过从灰度级出发选取一个或多个阈值来实现]2[。
阈值分割法是一种基于区域的图像分割技术，其基本原理是：通过设定不同的特征阈值，把图像像素点分为若干类．常用的特征包括：直接来自原始图像的灰度或彩色特征；由原始灰度或彩色值变换得到的特征．设原始图像为f(x ，y)，按照一定的准则在f(x ，y)中找到特征值T ，将图像分割为两个部分，分割后的图像为()()()⎩⎨⎧≥<=.,.,,10t y x f b t y x f b y x g若取 ：b 0=0（黑）,b 1=1（白），即为我们通常所说的图像二值化。
一般意义下，阈值运算可以看作是对图像中某点的灰度、该点的某种局部特性以及该点在图像中的位置的一种函数，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)的灰度值；N(x ，y)是点(x ，y)的局部邻域特性．根据对T 的不同约束，可以得到3种不同类型的阈值，即（1）点相关的全局阈值T ＝T(f(x ，y))(只与点的灰度值有关)（2）区域相关的全局阈值T ＝T(N(x ，y)，f(x ，y))(与点的灰度值和该点的局部邻域特征有关)（3）局部阈值或动态阈值T＝T(x，y，N(x，y)，f(x，y))(与点的位置、该点的灰度值和该点邻域特征有关)所有这些阈值化方法]3[，根据使用的是图像的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)的方法)和上下文相关(contextual)方法(也叫做基于区域(region-dependent)的方法)；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)。
4.2阈值分割方法的分类全局阈值法指利用全局信息对整幅图像求出最优分割阈值，可以是单阈值，也可以是多阈值；局部阈值法是把原始的整幅图像分为几个小的子图像，再对每个子图像应用全局阈值法分别求出最优分割阈值。
其中全局阈值法又可分为基于点的阈值法和基于区域的阈值法。
阈值分割法的结果很大程度上依赖于阈值的选择，因此该方法的关键是如何选择合适的阈值。
由于局部阈值法中仍要用到全局阈值法，因此本文主要对全局阈值法中基于点的阈值法和基于区域的阈值法分别进行了研究。
根据阈值法的原理可以将阈值选取技术分为三大类]9[：（1）基于点的全局阈值方法基于点的全局阈值算法与其他几大类方法相比，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。
（2）基于区域的全局阈值方法对一幅图像而言，不同的区域，比如说目标区域或背景区域，同一区域内的象素，在位置和灰度级上同时具有较强的一致性和相关性。
（3）局部阈值法和多阈值法局部阈值(动态阈值) 当图像中有如下一些情况：有阴影，照度不均匀，各处的对比度不同，突发噪声，背景灰度变化等，如果只用一个固定的全局阈值对整幅图像进行分割，则由于不能兼顾图像各处的情况而使分割效果受到影响。
有一种解决办法就是用与象索位置相关的一组阈值(即阈值使坐标的函数)来对图像各部分分别进行分割。
这种与坐标相关的阈值也叫动态阈值，此方法也叫变化阈值法，或自适应阈值法。
这类算法的时间复杂性和空间复杂性比较大，但是抗噪能力强，对一些用全局阈值不易分割的图像有较好的效果]10[。
本文对基于对图像阈值分割技术的理解，介绍以下三种算法的使用及实现：基于灰度直方图的阈值选取图像分割、基于最大熵的阈值分割和基本全局门限算法实现阈值分割。
4.3阈值分割的处理算法4.3.1基于灰度直方图的阈值选取图像分割（MATLAB实现）直方图给出了图像中各个灰度级再图像中所占的比例。
图像分割的目的在于将图像中的前景从背景中提取出来，而前景与背景的灰度值有差距，这个差距在直方图中表现出来就是：直方图上会出现一个谷底值，如果我们将这个谷底所对应的灰度值作为阈值，那么就可以将前景从背景中提取出来，可惜往往这个谷底不是很明显，不过这是阈值选取的最基本的方法。
4.3.2基于灰度直方图的阈值选取方法描述对灰度图像的阈值分割就是先确定一个处干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, 确定一个最优闭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, 可分为全局闭值法局部闭值法。
全局阈值法利用全局信息如灰度直方图对整幅图像求出最优分割阈值, 可以是单阈值, 也可以是多阈值局部淘值法是把原始的整幅图像分为几个小的子图像, 再对每个子图像分别求出最优阈值。
程序流程图如下图]7[所示：假设图像由具有单峰灰度分布的目标和背景组成，在目标和背景内部的相邻象素间的灰度值是高度相关的，但在目标和背景处两边的象素在灰度值上有很大的区别，这类图像常可用取阈值方法来较好的分割。
这是未经转换的原始图：5．基于灰度阈值图像分割技术的源代码clear;I = imread('F:che.gif');figure, imshow(I), title('original image');C=histc(I,0:255);%histc是一个内部函数n=sum(C');%n(k)表示灰度值=k的象素的个数N=sum(n);%求出图象象素总数t=n/N;%t(k)表第k个灰度级出现的概率figure;bar(0:255,t);%画直方图title('histogram');hold off;axis([0,255,0,0.03]);%开始利用阈值法分割图像[p,threshold]=min(t(120:150));%寻找阈值threshold=threshold+120;tt=find(I>threshold);I(tt)=255;tt=find(I<=threshold);I(tt)=0;figure;imshow(I);title('the thresholded image');6.仿真结果灰度直方图：阈值分割后的图像：结果分析：实验结果表明：本文提出的基于最大熵的自动图像阈值选取分割算法分割效果要明显优于传统基于直方图的阈值分割算法，分割效果良好。