9-1-图像分割-概述

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图像数字处理图像分割

图像数字处理图像分割

图像数字处理图像分割图像分割是图像数字处理中的一项重要技术,它将图像中的像素点划分成多个区域,以便更好地理解和分析图像。

在本文中,我将介绍图像分割的原理、常用方法及其应用领域。

一、图像分割的原理图像分割的目标是将图像划分成一系列具有相似特征的区域,使得每个区域内的像素点具有相同或相似的属性。

它的基本原理是通过寻找像素点之间的差异来确定区域边界。

常用的图像分割方法包括阈值分割、边缘检测和区域生长等。

阈值分割是最简单的分割方法,它根据像素点的灰度值与预设的阈值进行比较,将像素点分为不同的区域。

边缘检测通过检测图像中的边缘信息来进行分割,常用的方法有Sobel算子和Canny算子。

区域生长是利用像素之间的相似性来逐步迭代地合并像素点,直到形成连续的区域。

二、常用的图像分割方法1. 基于阈值的分割方法:阈值分割是最简单且常用的分割方法之一。

它根据像素点的灰度值与预设的阈值进行比较,将像素点分为不同的区域。

常用的阈值分割方法有全局阈值分割和自适应阈值分割。

2. 基于边缘检测的分割方法:边缘检测是一种常用的图像分割方法,它通过检测图像中的边缘信息来进行分割。

常用的边缘检测方法有Sobel算子、Canny算子等。

3. 基于区域生长的分割方法:区域生长方法是利用像素之间的相似性来逐步迭代地合并像素点,直到形成连续的区域。

它常用于分割具有明显纹理特征的图像。

三、图像分割的应用领域图像分割在计算机视觉、医学影像处理、遥感图像分析等领域具有广泛的应用。

以下列举几个典型的应用领域:1. 目标检测与识别:图像分割可以帮助检测和识别图像中的目标物体,如人脸识别、车辆检测等。

2. 医学影像处理:在医学影像中,图像分割可以帮助医生准确地定位和分析病变区域,如肿瘤检测、血管分割等。

3. 遥感图像分析:遥感图像通常包含大量的地物信息,通过图像分割可以将不同类型的地物区分开来,如土地利用分类、城市区域划分等。

4. 视频分析:图像分割在视频分析中扮演重要角色,可以提取视频中的运动目标,如行人检测、行为分析等。

数字图像处理图像分割课件

数字图像处理图像分割课件

基于Mumford-Shah模 …
该方法可以获得更准确、更平 滑的分割结果,并且可以更好 地处理噪声和细节。此外,它 还可以更好地处理形状约束和 边界条件。
基于Mumford-Shah模 …
该方法需要更多的计算资源和 时间来处理每个时间点的水平 集,并且可能难以处理大规模 的形状变化和复杂的形状约束 。
响。
图像分割还可以帮助缩小处理和 分析的规模,提高处理效率,并 为后续的图像分析提供可靠的预
处理结果。
图像分割的分类
01
02
03
04
按照处理方式
图像分割可以分为阈值法、区 域生长法、边缘检测法、图切
割法等。
按照应用领域
图像分割可以分为医学图像分 割、遥感图像分割、人脸识别
等。
按照分割对象
图像分割可以分为二维图像分 割和三维图像分割。
该方法具有能够处理复杂的图像内容和噪声等优点,但也可能需要更多的计算资源和时间。
07
实例展示与结果分析
基于阈值的图像分割实例
总结词
简单、快速、有效的图像分割方法
详细描述
基于阈值的图像分割是一种基本的图像分割方法,通过设置不同的阈值将图像分 割成不同的区域。其优点是简单、快速、有效,适用于简单背景和对比明显的图 像。但是,对于复杂背景和低对比度图像,分割效果较差。
些方法可以自动适应不同图像的特点,且能够根据图像内容的变化自适
应调整阈值。
03
自适应阈值
根据图像的局部特征自适应地设置阈值,例如基于区域生长的方法、基
于边缘检测的方法等。这些方法能够更好地适应图像的局部特征,提高
分割的精度和鲁棒性。
阈值法的优缺点
优点
阈值法简单易行,适用于简单背景和 对比度较高的图像;对于实时性要求 较高的应用场景,阈值法具有较快的 处理速度。

图像分割介绍

图像分割介绍
基于图论的图像分割技术是近年来国际上图像分割领域的一个新的研究热点。该方法将图像映射为带权无向图,把像素视作节点。利用最小剪切准则得到图像的最佳分割 该方法本质上将图像分割问题转化为最优化问题。是一种点对理论知识较多,应用也还处在初级阶段。因此国内这方面的研究报道并不多见,本文将对图论方法用于图像分割的基本理论进行简要介绍,并对当前图论方法用于图像分割的最新研究进展进行综述,并着重介绍基于等周图割的图像分割的方法。
图像分割基本上是对像素进行分类的过程。例如用某个灰度阈值把图像像素分成“黑”和“白”两类,就可以把黑的对象同白的背景区分开。常用的分割方法有灰度等级阈值法、谱和空间分类法、区域生长法和边缘检测法。
灰度等级阈值法 在图像只有两种组成部分的情况下,图像灰度的直方图常常呈现两个峰值。用两个峰值之间的谷值所对应的灰度作为阈值,把所有像素灰度大于或等于阈值的作为一类,小于阈值的作为另一类是一种最基本的两类分割方法。实际应用时为了改善分类的可靠性,可以利用某些附加的信息(例如已知两类区域的面积之比)使阈值的选择更加合理。在类别更多的情况下,可以采用多级阈值把各类分割开来(例如确定两个阈值,就可以把细胞图像分割为胞核、胞浆和背景三部分)。类别越多,图像直方图的峰值就越不明显,分割就更为困难。
[编辑本段]具体定义
为后续工作有效进行而将图像划分为若干个有意义的区域的技术称为图像分割(Image Segmentation)
而目前广为人们所接受的是通过集合所进行的定义:
令集合R代表整个图像区域,对R的图像分割可以看做是将R分成N个满足以下条件的非空子集R1,R2,R3,…,RN;
谱和空间分类法 对于彩色和多光谱图像,可以用像素的几种性质(颜色和谱信号)对像素作比较精细的分类。对于黑白图像,用包括像素本身灰度在内的一组局部性质(例如该像素邻域灰级的均值)在多维空间中进行分类。对于一些复杂图像,这种方法比单独的灰度阈值法效果更好。

第十一讲图像分割

第十一讲图像分割

则认为此点在
与i模板代表线相似|Ri。||Rj |, ji
• 另外我可能只对某一检测方向上的线感兴源自趣。我们只使用特定模板给出输出响应,
通过域值法将响应最强烈的点提取出来。
线检测
3.边缘检测的梯度方法
• 1)基本说明 边缘是一个相对局部的概念,而边界是一
个更具有整体性的一个概念。
边缘理想数字模型和模糊边缘 模糊的边缘使两个区域过渡的范围变宽,
i1
根据检测图像的情况,设定R>T的输出响应对应孤立点。
孤立点检测
2.线检测
• 线检测比点检测稍微复杂一点,其基本思
想基本一致。
• 表现在:
– 使用模板(注意确定模板的条件或者基本假设) – 对输出响应决策,需要合适的决策方法。
线检测模板
线检测决策
• 将四模板分别对图像进行检测,如果在某
个点的输出响应,
第十讲 图像分割
图像分割
• 图象分割就是指把图象分成各具特性的区域并提取出
感兴趣目标的技术和过程。这里特性可以是灰度、颜 色、纹理等,目标可以对应单个区域,也可以对应多 个区域。
• 图象分割是由图象处理进到图象分析的关键步骤,
也是一种基本的计算机视觉技术。这是因为图象的分 割、目标的分离、特征的提取和参数的测量将原始图 象转化为更抽象更紧凑的形式,使得更高层的分析和 理解成为可能。
4.5分水岭分割
• 灰度图像的分水岭算法,就是就灰度值模
拟为山的高度。从低到高,分别代表山岭 从盆地到分水岭的高度。基于这些概念的 分割算法的主要目的是找出分水线。基本 思想是:假设在每一区域的最小值的位置 上打一个小洞并让水均匀上升速率从洞中 涌出,从低到高掩模真个地形。当处在不 同汇水盆地的水要聚合在一起时,修建大 坝将阻值聚合。当水继续上升,当水面淹 没说有分水岭时,大坝对应的边界,就是 分水岭算法的分割线。

北大—图像分割知识点讲解

北大—图像分割知识点讲解

R
B
A R b a A B
三、串行边界技术 图搜索 定义代价函数c(p,q) :c(p,q)=H-|f(p)-f(q)|。其中,H为 图像中的最大灰度值, f(p)、f(q)为像素p、q的灰度值。 显然,代价函数的取值反比于像素间的灰度差值的绝 对值。由此可得,代价大对应梯度小;反乊代价小对 应梯度大。如果能够収现一条累计代价最小的通路, 这条通路就有可能是一个边界。
T T
目标误判为背景的概率
p1(z)
目标
背景
E1 (T )

p
2
( z )dz
背景误判为目标的概率
总的误判概率乊和为:
E(T ) P2 E1 (T ) P E2 (T ) 1
解出最优阈值为:
T
为了使其最小,对T求 导数,令导数等于0。
1 2
2
P 2 ln 2 1 2 P 1
成边界。具体做法:求出f(x,y)邻域内所有像素的梯度
和梯度角,将满足下列关系的f(x,y)、f(s,t) “连接”起来
(赋予特殊的灰度值,如最大值)。
S f(x,y) f(s, t ) T φ(x, y) φ(s, t ) A f f 其中 f(x,y) [G x , G y ]T , x y mag(f) [G2 G 2 ]1/2 φ arct g(Gx /G y ) x y
[qmax
区域的选择:来自确认存 在直线的区域。 坐标的选择:来自对存在 的直线参数的估测。
0 qmin] [pmin 0 pmax]
3)、存在的问题即解决方法
如果直线趋于垂直,则p→∞,为直线的描述带来不方便。更一 般的描述是用参数方程:λ=xcosθ+ysinθ。根据这个方程,图 像中直线上的点,被映射成为(λ,θ)空间中的正弦曲线——点- 曲线变换。例:某N×N图像中有点1、2、3、4、5,设θ在[900,900]中取值,画出它的哈夫变换图。

医学图像分割介绍说明课件

医学图像分割介绍说明课件
详细描述
图像质量与噪声问题
VS
人体解剖结构复杂且动态变化,对医学图像分割提出了更高的要求。
详细描述
人体不同器官和组织具有不同的形态和结构,且在疾病状态下会发生形态和密度的变化。此外,人体内部各部位之间也存在相互遮挡和干扰的情况,这使得准确识别和分割医学图像变得更为困难。
总结词
复杂的解剖结构与动态变化
早期的医学图像分割主要依靠手工绘制,费时费力且精度不高。
早期阶段
随着计算机技术的发展,开始出现基于阈值、区域生长等简单的自动分割方法。
初级阶段
随着机器学习和深度学习技术的兴起,医学图像分割精度得到大幅提升,成为当前研究的热点领域。
发展阶段
未来医学图像分割技术将朝着更高精度、更自动化、更智能化的方向发展,为医疗健康事业提供更多可能性。
未来展望
医学图像分割的历史与发展
02
CHAPTER
医学图像分割技术
总结词
简单、快速、对图像质量要求高
详细描述
基于阈值的分割方法是最简单的图像分割方法之一,通过设定一个阈值将图像分为前景和背景两部分。该方法计算速度快,但对图像质量要求较高,对于灰度不均匀、噪声较多的医学图像分割效果较差。
基于阈值的分割方法
数据标注与训练样本不足
05
CHAPTER
医学图像分割的未来展望
跨模态医学图像分割是指将不同模态的医学图像进行分割,以提供更全面的医学信息。
随着医学影像技术的不断发展,不同模态的医学图像(如X光、CT、MRI等)被广泛应用于临床诊断和治疗。跨模态医学图像分割技术可以将这些不同模态的图像进行融合,对病变组织和器官进行更精确的分割,为医生提供更全面的医学信息,提高诊断和治疗的准确性和可靠性。

图像分割方法概述

图像分割方法概述

图像分割方法概述图像分割是一种基本的计算机视觉任务,旨在将图像划分成不同的区域或对象。

图像分割在许多应用领域中都有重要的应用,如医学影像分析、目标检测与识别等。

本文将概述几种常用的图像分割方法。

一、阈值分割法阈值分割法是最简单且常用的图像分割方法之一。

它基于像素的灰度值,将图像按照灰度值的高低进行分类。

通过设定一个或多个阈值,将图像的像素划分为前景和背景。

根据不同的阈值选择方法,阈值分割法可以分为全局阈值分割和局部阈值分割两种。

二、基于边缘的分割法基于边缘的分割法是另一种常见的图像分割方法。

它利用图像中明显的边缘信息将图像分割成不同的区域。

常用的边缘检测方法有Sobel算子、Canny算子等。

通过检测边缘,可以将图像中的物体从背景中分离出来。

三、区域生长法区域生长法是一种基于相似性的图像分割方法。

它从某个种子像素开始,逐渐将与其相似的像素聚合到同一区域中。

相似性度量可以基于像素的灰度值、颜色、纹理等特征来定义。

区域生长法适用于分割相对均匀的区域,但对于高噪声或复杂纹理的图像效果可能不理想。

四、基于聚类的分割法基于聚类的分割法通过将图像像素聚类成不同的类别来实现图像分割。

常用的聚类算法有K均值聚类、高斯混合模型等。

聚类分割法适用于分割具有明显不同特征的目标,如自然景观图像中的不同物体。

综上所述,图像分割方法有多种多样,每种方法都有其适用的场景和局限性。

在实际应用中,我们需要根据图像的特点和任务需求选择合适的方法。

此外,还可以通过组合多个方法或使用深度学习等方法来提高图像分割的精度和鲁棒性。

随着计算机视觉技术的不断进步,图像分割将在更多领域发挥重要作用。

医学图像分割介绍课件

医学图像分割介绍课件

区域生长分割
分割和特征提取方法中存在的问题
在图像的获取和特征提取过程中会产生不同程度的 噪声,使得提取到的特征点位置存在一定的误差, 要使一幅图像中的特征点精确匹配另一幅图像中的 特征点是很困难的; 从两幅图像中提取到的图像特征点集数目是不等的, 确定它们之间的对应关系较难; 一幅图像中的某些特征点在另一幅图像中没有相 对应的特征点,即存在着出界点; 特征点集之间的变换可能是刚性的,也可能是非刚 性的。
医学图像分割
基于边缘 利用区域之间差异性
并行微分算子 曲面拟合法 基于边界曲线拟合的方法 串行边界查找
阈值分割
阈值分割是最常见的一种分 割方法。它基于对灰度图像 的一种假设:目标或背景内 的相邻象素间的灰度值是相 似的,但不同目标或背景的 象素在灰度上有差异,反映 在图像的直方图上,不同目 标和背景则对应不同的峰。 选取的阈值应位于两个峰之 间的谷,从而将各个峰分开
阈值分割
CT图像 中皮肤 骨骼的 分割
阈值分割
阈值分割的优点 简单,常作为预处理方法 阈值分割的缺点
➢ 不适用于多通道图像 ➢ 不适用于特征值相差不大的图像 ➢ 不适用于各物体灰度值有较大重叠的图 ➢ 对噪声和灰度不均匀敏感
阈值分割
阈值分割的改进
•利用像素邻域的局部信息:基于过渡区的方法 •利用像素点空间位置:变化阈值法 •结合局部灰度 •结合连通信息 •基于是一项十分困难的任务, 至今仍然没有获得圆满的解决。
图像分割方法的分类
基于区域的分割方法 基于边缘的分割方法 结合区域与边界信息的方法 图谱引导(Atlas-guided)方法 基于模糊集理论的方法 基于神经网络的方法 基于数学形态学的方法
医学图像分割
基于区域 利用区域之间相似度

图像分割

图像分割

图像分割胡辑伟信息工程学院图像分割●概述●间断检测●边缘连接和边界检测●阈值处理●基于区域的分割●分割中运动的应用图像分割●分割的目的:将图像划分为不同区域●三大类方法✓根据区域间灰度不连续搜寻区域之间的边界,在间断检测、边缘连接和边界检测介绍✓以像素性质的分布进行阈值处理,在阈值处理介绍✓直接搜寻区域进行分割,在基于区域的分割中介绍图像分割●概述✓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,这些部分一般称为目标或前景✓为了辨识和分析目标,需要将有关区域分离提取出来,在此基础上对目标进一步利用,如进行特征提取和测量✓图像分割就是指把图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程图像分割●概述(续)✓特性可以是灰度、颜色、纹理等,目标可以对应单个区域,也可以对应多个区域✓图像分割算法是基于亮度值的不连续性和相似性不连续性是基于亮度的不连续变化分割图像,如图像的边缘根据制定的准则将图像分割为相似的区域,如阈值处理、区域生长、区域分离和聚合图像分割举例PR=0.718PR=0.781#249061#253036#169012PR=0.800PR=0.607PR=0.758PR=0.759PR=0.933PR=0.897PR=0.763PR=0.933PR=0.897PR=0.953PR=0.951PR=0.670PR=0.865PR=0.710#134052Image MDL MML ERL1ERL2#3096#85048#175043#182053#219090pr=0.521 pr=0.480 pr=0.861pr=0.740pr=0.375pr=0.613pr=0.822 pr=0.565pr=0.401pr=0.858pr=0.820 pr=0.850pr=0.789pr=0.890pr=0.914Row 1: Image Row 2: RPCL Row 3: CAC Row 4: ERL基于边缘生长的图像分割算法结果参考文献:林通,“基于内容的视频索引与检索方法的研究”,北京大学数学科学学院,博士论文,2001。

医学图像处理第十九讲图像分割(续)

医学图像处理第十九讲图像分割(续)
医学图像处理第十九讲图 像分割(续)
图像分割是将一幅图像分成多个互不重叠的区域,每个区域内的像素具有类 似的特征和语义信息。
什么是图像分分成多个互不重叠的区 域,每个区域内的像素具有类似的特征和语义 信息。
目标
通过图像分割,可以提取出感兴趣的目标物体, 并对其进行进一步分析和处理。
图像分割的意义和应用
1 医学诊断
图像分割在医学领域中的 应用广泛,可用于疾病诊 断、手术规划和治疗跟踪 等。
2 计算机视觉
图像分割是计算机视觉研 究的核心问题,对于目标 识别、场景理解等任务至 关重要。
3 机器人导航
图像分割可为机器人导航 提供环境感知和目标定位 的关键信息。
基于阈值分割的图像分割方法
LoG边缘检测
结合高斯平滑和拉普拉斯操作的 边缘检测方法。
基于区域的图像分割方法
1
区域生长法
通过定义相似度度量准则,逐步生长目标物体区域。
2
分水岭算法
基于图像梯度和图像分水岭的思想,将图像分割为多个区域。
3
基于图割的分割
将图像分割问题转化为优化问题,通过最小割算法获得分割结果。
细化图像分割结果
后处理
1
全局阈值法
基于全局像素灰度直方图的统计信息进
自适应阈值法
2
行分割。
根据像素局部区域的灰度特征,自适应
地选取阈值进行分割。
3
多阈值法
使用多个阈值对图像进行分割,适用于 存在多个目标的情况。
基于聚类的图像分割方法
K-means聚类
将图像像素划分为K个簇,每个 簇代表一个目标或背景。
Mean Shift聚类
通过不断更新像素的中心点, 实现自动找到目标物体的过程。

图像分割的基础知识

图像分割的基础知识

图像分割的基础知识⼀、分割的基本了解1. 图像分割是⼀个定义不明确问题(ill defined ),⼀副图像的最有分割结果往往是根据实际的应⽤任务⽽确定的。

现有的图像算法,也是针对某⼀个具体的应⽤⽽设计的。

图像分割理论没有实质性的突破,所以,没有通⽤的分割理论。

2. 主要的研究⽅向是:交互式分割:是否需要⽤户交互。

主流的有两种⽅案:基于边界(boundary )的交互⽅式。

⽤户画出⼀条⼤致的边界曲线。

算法就是优化这条曲线,逼近物体边界。

代表算法是snake 算法。

基于种⼦(seed )的交互⽅式。

⽤户只需要在前景或者背景区域粗略地标记⼀些种⼦点,通常是⿏标点击的区域,标记为种⼦区域,分割出前景物体。

代表算法是Graph Cut 算法。

特定类图像分割语义图像分割:分割出图像中的物体并识别出它们的类别。

场景理解。

协同图像分割:协同分割的典型定义是指根据⼀组给定的图像集共同分割出其中“相似的东西”。

⼆、测地距离(geodesic distance )测地距离是地理上的概念,就是地球表⾯的两点的最短距离。

显然,和欧⼏⾥德距离(Euclidean distance )还是有区别的。

后来这个概念被推⼴到数学空间,例如在图论中,测地距离就是图中两个节点之间的最短距离。

如下图,d 15是欧⽒距离,d 12+d 23+d 34+d 45是测地距离。

三、图论分割算法基本原理⼀幅图像可以被映射成⼀个加权的⽆向图,其中像素点被当作图中的顶点,⽽相邻的像素之间的视觉性质(⽐如灰度级别,颜⾊或者纹理)的相似度当作相应的边的权值,于是图像的分割结果就可以通过对图的分割处理来获得。

把每个像素点认为成图的顶点,图的每个顶点(除边界点外)有四个邻接顶点,邻接顶点之间两两相连接,边长有权重,⽐如直接⽤像素值的差值。

这⾥不采⽤简单的欧⽒距离,相邻像素点的欧⽒距离是1。

四、基于测地距离的交互式分割算法流程1. 给定⼀张有待分割的图⽚,算法根据图论分割算法的基本原理,⽣成⼀张对应的距离图。

图像分割综述

图像分割综述

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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。
边缘检测算法比较适合边缘灰度值过渡比较显著且噪声较小的简单图像 的分割。对于边缘比较复杂以及存在较强噪声的图像,则面临抗噪性和 检测精度的矛盾。若提高检测精度,则噪声产生的伪边缘会导致不合理 的轮廓:若提高抗噪性,则会产生轮廓漏检和位置偏差。
2021/10/10
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基于图像局部特征的图像分割方法
3. 区域生长
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。
(1) 最优剪切准则的设计;
(2) 谱方法用于分割;
(3) 快速算法的设计等。
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9
2021/10/10

图像分割概述

图像分割概述

图像分割总结图像分割就是把图像中有意义的特征部分提取出来,例如,图像中的边缘、区域等,通过特征部分的提取将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。

图像分割是由图像处理到图像分析以及其他操作的关键步骤。

现有的图像分割方法主要分以下几类:基于阈值的分割方法(可以分为全局阈值方法和局部阈值方法)、基于区域的分割方法(区域生长算法、分裂合并算法、分水岭算法等)、基于边缘的分割方法(分为串行边缘检测技术和并行边缘检测技术)以及基于统计模式分类的分割方法等。

1、智能剪刀智能剪刀是一个新的,交互式的,用于图像分割和合成的工具。

数字图像分割技术用来从周围的背景中提取图像成分。

但是当时基于计算机的分割工具非常粗糙,并且和手工跟踪相比没有太大的优势。

然而,智能剪刀可以通过鼠标的移动快速和精确地提取图像中的物体。

当鼠标确定的位置接近一个物体的边缘的时候,一个live-wire边界捕捉并且包围了我们感兴趣的物体。

live-wir e是一种交互式分割方法,其基本思想是利用动态规划方法产生图像中给定两点间的最优路径,合理地构造代价函数和选择起始点和目标点,用以提取物体的边缘。

live-wir e边界检测将离散的动态规划问题规划为一个二维图像的搜索问题。

动态规划提供了数学意义上最佳的边界,同时也极大的减少了局部噪声和其他干扰结构的影响。

该算法选择的边界不是邻接边中的最强壮的边,而是与现在正在被跟踪的边的特定类型相符合的边,这一过程我们成为on-the-fly training,增强了算法的可靠性和智能剪刀工具的健壮性。

通过智能剪刀提取出来的物体可以被放大或者缩小,旋转,以及利用live-wire掩模和空间频率等值性组合成新的图像。

空间频率等值是利用巴特沃斯低通滤波器实现的。

智能剪刀提供了一个用于物体提取和图像合成的精确并且高效的交互性工具,它不仅可以用于灰度图像,同时也可适用于任意复杂度的彩色图像,并且基于这个工作还有很多扩展应用。

图像分割的基础知识与应用

图像分割的基础知识与应用

图像分割的基础知识与应用一、引言图像分割是指将一幅图像分割成多个子区域,并且每个子区域能够描述该区域内的特性。

图像分割技术在许多领域中得到了广泛的应用,例如医学图像分析、计算机视觉、遥感图像处理和自动驾驶等。

本文将详细介绍图像分割的基本原理、算法和应用。

二、图像分割的基础知识1.图像分割的定义图像分割是将一副图像分割成不同的区域,每个区域内的像素具有相似的特性。

图像分割通常基于像素级别、区域级别或基于深度学习等方法。

2.图像分割的基本步骤图像分割的基本步骤包括预处理、特征提取、分割阈值的选取和后处理等。

其中,预处理包括图像去噪、归一化、亮度和对比度调整等。

特征提取是指从图像中提取有用的信息,例如颜色、纹理、形状等。

分割阈值的选取是指寻找合适的阈值来分割图像。

后处理步骤包括噪声去除、区域合并等处理。

3.图像分割的评估指标图像分割的评估指标通常包括正确率、准确率、灵敏度和特异性等。

其中,正确率指分类正确的像素占总像素数的比例;准确率指分类正确的像素占分类结果里所有像素数的比例;灵敏度指分类为正类的像素占所有实际正类像素数的比例;特异性指分类为负类的像素占所有实际负类像素数的比例。

三、图像分割的应用领域1.医学图像分割医学图像分割是指将医学图像分割为不同的组织、器官等部位。

它可以帮助医生进行疾病的诊断和治疗规划。

医学图像分割通常采用基于灰度值、形状、纹理等信息的算法,例如基于阈值的方法、基于边缘的方法、基于区域的方法等。

2.计算机视觉计算机视觉是指让计算机能够读懂和理解图像信息。

图像分割是计算机视觉中的基本技术之一。

它可以帮助计算机识别、跟踪和检测物体。

计算机视觉中常用的图像分割方法包括基于聚类、基于图论和基于深度学习等。

3.遥感图像处理遥感图像处理是指利用航空、航天等方式获得地面的图像信息,并对这些图像进行处理和分析,以便更好地了解和研究地理环境。

图像分割是遥感图像处理中的一个重要步骤。

它可以帮助识别土地覆盖、地形、自然灾害等信息。

图像编码中的图像分割方法介绍

图像编码中的图像分割方法介绍

图像编码是数字图像处理中的重要技术之一,它可以将图像转化为数字信号并进行压缩,从而减少存储空间和传输带宽的占用。

图像分割是图像编码的关键步骤之一,是将图像分成若干个不相交的区域或对象的过程。

在图像编码中,图像分割方法的选择与图像质量、编码效率和算法复杂度之间存在着紧密的关联。

本文将对图像编码中常用的一些图像分割方法进行介绍。

1. 阈值分割阈值分割是一种简单且广泛应用的图像分割方法。

其基本原理是将图像中的像素按照灰度值与设定的阈值进行比较,大于或小于阈值的像素被分为不同的区域。

这种方法适用于图像具有明显的灰度分布特征的场景,但对于灰度变化较强的图像效果较差。

2. 区域生长分割区域生长分割是一种基于像素相似度的图像分割方法。

它从种子点开始,将与之相似的像素逐步加入到同一区域中,直到相似度不再满足设定条件或所有像素被访问完。

该方法能够应对图像中灰度不均匀或颜色复杂的情况,但对于种子点的选取较为敏感。

3. 边缘检测分割边缘检测分割是一种通过检测图像中明显边缘位置进行分割的方法。

常用的边缘检测算法有Sobel、Canny和Laplacian算子等。

这些算法通过对图像进行梯度计算或二阶导数计算,找到灰度变化较大的位置作为图像分割的边界。

这种方法适用于需要保留物体边界信息的场景,但对于边界不清晰或噪声较多的图像效果较差。

4. 基于图割的分割基于图割的分割是一种基于图像像素之间的相似度进行分割的方法。

该方法将图像转化为图形模型,通过最小割算法将图像分为不同的区域。

其优点是能够充分考虑像素间的关联性,但算法复杂度较高,对于大规模图像处理不适用。

5. 基于聚类的分割基于聚类的分割是一种将图像中的像素按照其相似性进行聚类的方法。

常用的聚类算法有K-means和Mean Shift等。

这些算法根据像素间的距离或密度进行聚类,将相似的像素归为同一类别。

该方法的优点是效率高且易于实现,但对于聚类中心的选择较为敏感。

综上所述,图像编码中的图像分割方法各有优缺点,在实际应用中需要根据图像的特点和编码要求选择适合的方法。

图像分割的定义

图像分割的定义

• Canny算子
对边缘检测质量进行分析,提出三准则 (1)信躁比准则 (2)定位精度准则 (3)单边准则
• Hough变换
在预先知道区域形状的条件下,可以方便地得到边界曲 线而将不连续的边缘象素点连接起来. 优点:受噪声和曲线间断的影响较小.
区域增长技术
目标:求图像中相似的象素的最大连通集合 目标 求图像中相似的象素的最大连通集合 类别:单一型链结 混合型链结和质心型链结 类别 单一型链结,混合型链结和质心型链结 单一型链结
• Sobel模板 Sobel
g p ( x, y ) =
g ( x, y ) = max g p ( x, y )
k =− m l =− n
∑ ∑ h( k , l ) f ( x + k , j + l )
-1 0 Leabharlann 0 1 2 1 -2 -1m
n
m=n=1,称作Sobel模板
• Kirsch算子 K ( x, y ) = max{1, max[5Si − 3Ti ]}, i = 0 − 7 其中, Si = f ( Ai ) + f ( Ai +1 ) + f ( Ai + 2 )
边界跟踪
方法:从灰度图像中的一个边缘出发,依次搜索并连接相 邻边缘点,从而逐步检测出边界 步骤: 1确定搜索的起始点 2采取合适的数据结构和搜索机理,确定新边界 3确定搜索综结准则或停止条件 方法:8邻域搜索法,跟踪虫搜索法
边界分段拟合
• 采用数据点拟合的方法直接将边缘点连接成 边界段 方法:
(1)迭代端点拟合 (2)最小均方误差曲线拟合 给出一组边缘点, {( X i , Yi ), i
阈值分割技术
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Berkeley segmentation database:
/Research/Projects/CS/vision/grouping/segbench/
Top-down segmentation
E. Borenstein and S. Ullman, “Class-specific, top-down segmentation,” ECCV 2002 A. Levin and Y. Weiss, “Learning to Combine Bottom-Up and TopDown Segmentation,” ECCV 2006.
图像识别与人工智能研究所,多谱信息处理国家重点实验室
图像分割
陶文兵
华中科技大学图像识别与人工智能研究所 多谱信息处理技术国家重点实验室
分割的目的和意义
图像分割是计算机视觉研究中的基础问题和难点之一
图像分割就是把图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣目标
小 语义符号 操 作 对 象 数 据 大 原始图像 图像理解 目标识别 图像分析 特征提取 图像分割 低 高 语 义 抽 象 程 度
Top-down segmentation
Normalized cuts
Top-down segmentation
E. Borenstein and S. Ullman, “Class-specific, top-down segmentation,” ECCV 2002 A. Levin and Y. Weiss, “Learning to Combine Bottom-Up and TopDown Segmentation,” ECCV 2006.
Types of segmentations
Oversegmentation
Undersegmentation
Multiple Segmentations
Segmentation as a result
Rother et al. 2004
Segmentation for efficiency
14
Three basic theory in Image Segmentation
Statistics
Variational Graph
Two basic Model in Image Segmentation
Statistics formulation
Variational Model
Eb (C )
Remarks:
L (C )
0
g (C (s))ds
g 1/ (1 I )
The function g is an edge indicator function that vanishes at object. The shorter the curve, the larger the gradient of the curve, the less the energy.
Chan-Vese(CV) model
CV Model-piecewise constant MS model (Chan and Vese,
2001)
T. Chan and L. Vese, ―Active contours without edges,‖ IEEE Trans. Image Process., vol. 10, no. 2, pp. 266–277, Feb. 2001. Cited times: 4514
Major processes for segmentation
Bottom-up: group tokens with similar features Top-down: group tokens that likely belong to the same object
[Levin and Weiss 2006]
MAP-MRF: Maximum a posteriori-Markov random field
E (L ) E data (L ) E smooth (L )
D (L ) V
pP p p ( p,q )N
p ,q
(L p , Lq )
Dp is a data penalty function, Vp,q is an interactive function
F (c1 , c2 , C ) 1 (u0 ( x, y) c1 ) 2 (u0 ( x, y) c2 ) ds
CV 2 2 1 2
Remarks:
Assume that u is a piecewise constant function . For such case, the second term disappears from the MS functions. Two phase problem, c1 is the average of region 1, c2 is the average of region 2.
Data penalties indicate individual label-preferences of pixels based on observed intensities and prespecified likelihood function. Interaction function encourage spatial coherence by penalizing discontinuities between neighboring pixels.
Geodesic active contours model
Geodesic active contours model (GAC) (Caselles et al., 1997)
V. Caselles, R. Kimmel, and G. Sapiro, ―Geodesic active contours,‖ Int. J. Comput. Vis., vol. 22, pp. 61–79, 1997. (3709)
The goals of segmentation
• Separate image into coherent “objects”

“Bottom-up” or “top-down” process? Supervised or unsupervised?
image
human segmentation
Snake model
Snake model (Kass et al., 1988)
Kass, M., A. Witkin, and D. Terzopoulos: 1988, ―Snakes: Active contour models‖. International Journal of Computer Vision,vol. 1, pp. 321–331 (13622)
Region-based Active Contour
Optimization Method
1、模拟退火(simulated annealing) 2、水平集算法(Level Set)
3、图割算法(Graph cuts)
4、期望最大化算法(Expectation-Maximization —EM) 5、置信传播(Belief propagation) 4、对偶算法 (primal dual)
目标描述
原始像素
图像处理
图像工程的三层模型
图像分割的难点和挑战性

对一般图像中的大量视觉模型进行建模的复杂性 图像理解本身的内在模糊性 当没有一个明确的任务来指导注意机制
2
image segmentation …
Goal: Break up the image into meaningful or perceptually similar regions
Edge-based Active Contour
Mumford-Shah functional
Mumford and Shah functional (Mumford and Shah, 1989)
Mumford, D. and J. Shah: 1989, ‗Optimal approximations by piecewise smooth functions and associated variational problems‘. Communications on Pure and Applied Mathematics 42, 577–685. (3122)
F
MS
(u, C ) (u0 u ) dx
2
\C
u dx C
2
Remarks:
The minimization of Mumford-Shah functional results in an optimal contour C that segments the given image u0 into several regions. Image u is an optimal piecewise smooth approximation of the given image u0 Image u is smooth within each of the connected components in the image domain separated by the contour C.
[Felzenszwalb and Huttenlocher 2004]
[Hoiem et al. 2005, Mori 2005]
[Shi and Malik 2001]
Segments as primitives for recognition
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