遥感数字图像处理教程图像分割

灰度值
通过交互方式得到阈值
基本思想：
在通过交互方式下，得到对象（或背景 ）的灰 度值，比得到阈值T容易得多。
假设：对T 象=的f(x灰0,度y0)值–(也R 称有样：点值)为f(x0,y0),且： f(x,y) T
f(x,y) f(x0,y0) – R |f(x,y) – f(x0,y0)| R 其中R 是容忍度，可通过试探获得。
分割原则包括： 利用区域灰度不连续性的基于边界的分割； 利用区域灰度相似性的基于区域的分割。
利用区域灰度不连续性的基于边界的分割 检测图像像素灰度级的不连续性，找到点、线
（宽度为1）、边（不定宽度）。先找边，后确定区 域。
利用区域灰度相似性的基于区域的分割
检测图像像素的灰度值的相似性，通过选择阈值， 找到灰度值相似的区域，区域的外轮廓就是对象 的边。
）R1，R2，…，RN：
①
N
R i
R
；
i 1
② 对所有的i和j，i≠j，有Ri∩Rj = ；
③ 对i = 1,2,…,N，有P(Ri) = TRUE；
④ 对i≠j,有P(Ri∪Rj) = FALSE；
⑤ 对i =1,2,…,N，Ri是连通的区域。
二、图像分割的基本原则
灰度图像的分割是基于像素灰度值的两个基本特性： 不连续性和相似性，
If f(x,y) T set 255
Else set 0
在四邻域中有背景的像素，即是边界像素。
阈值分割法
阈值分割法的特点：
适用于物体与背景有较强对比的情况，重要的是 背景或物体的灰度比较单一。（可通过先求背景 ，然后求反得到物体）
这种方法总可以得到封闭且连通区域的边界。
f(x0,y0) T
期的阈值，而偏离期望的值；
改进：取两个峰值之间某个固定位置，如 中间位置上。由于峰值代表的是区域内外 的典型值，一般情况下，比选谷底更可靠 ，可排除噪音的干扰
通过直方图得到阈值
T
通过直方图得到阈值
对噪音的处理 对直方图进行平滑处理，如最小二乘法，等不 过点插值。
通过边界特性选择阈值
基本思想：
阈值分割法
通过交互方式得到阈值 通过直方图得到阈值 通过边界特性选择阈值 简单全局阈值分割 分割连通区域 基于多个变量的阈值
阈值分割法
0 0 255 0 255 255
阈值分割法的基本思想：
255 255 255
确定一个合适的阈值T（阈值选定的好坏是此 方法成败的关键）。
将大于等于阈值的像素作为物体或背景，生 成一个二值图像。
算法实现：
各维分量波谷之间进行逻辑与运算，从波 谷重合的点，得到实际的阈值T。
应用场合：有多个分量的颜色模型，如RGB模 型、CMYK模型、HSI模型
8.3 边缘检测
一、边缘的定义
图像中像素灰度有阶跃变化或屋顶变化的那些 像素的集合。
如果直方图的各个波峰很高、很窄、对称 ，且被很深的波谷分开时，有利于选择阈 值。
为了改善直方图的波峰形状，我们只把区 域边缘的像素绘入直方图，而不考虑区域 中间的像素。
用微分算子，处理图像，使图像只剩下边 界中心两边的值。
通过边界特性选择阈值
基本思想：
这种方法有以下优点：
1)在前景和背景所占区域面积差别很大时，不 会造一个灰度级的波峰过高，而另一个过低
2)边缘上的点在区域内还是区域外的概率是相 等的，因此可以增加波峰的对称性
3)基于梯度和拉普拉斯算子选择的像素，可以 增加波峰的高度
通过边界特性选择阈值
算法的实现：
1）对图像进行梯度计算，得到梯度图像。 2）得到梯度值最大的那一部分（比如10%）
的像素直方图
3）通过直方图的谷底，得到阈值T。
如果用拉普拉斯算子，不通过直方图，直接得 到阈值，方法是使用拉普拉斯算子过滤图像， 将0跨越点对应的灰度值为阈值T.
简单全局阈值分割
基本思想：用前述方法获得阈值T，并产生一 个二值图，区分出前景对象和背景
算法实现：
规定一个阈值T，逐行扫描图像。 凡灰度级大于T的，颜色置为255；凡灰度
级小于T的，颜色置为0。
适用场合：明度图像是可以控制的情况，例 如用于工业监测系统中。
分割连通区域
基本思想：用前述方法获得阈值T，并产生 一个二值图，区分出单独的连通前景对象和 背景区域
第8章 图像分割
8.1 图像分割的概念与方法分类 8.2 阈值分割法 8.3 边缘检测 8.4 区域分割 8.5 区域生长 8.6 数学形态法
8.1 图像分割的概念与方法分类
图像分析与图像分割
图像分析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。
预处理 图像分割 特征提取 对象识别
图像分割的方法 基于边缘的分割方法 先提取区域边界，再确定边界限定的区域。 区域分割 确定每个像素的归属区域，从而形成一个区 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 综合利用区域分割和区域生长两种方法，既 存在图像的划分，又有图像的合并。
8.1 阈值分割法
通过交互方式得到阈值
实施方法：
（1）通过光标获得样点值f(x0,y0) （2）选取容忍度R （3）if |f(x,y)–f(x0,y0)| R set 255
else set 0
通过直方图得到阈值
基本思想 边界上的点的灰度值出现次数较少
T
通过灰度值为阈值T 缺点：会受到噪音的干扰，最小值不是预
图像分析系统的基本构成
一、图像分割的概念
前景 （感兴趣目标） 背景 图像分割是将图像分成互不重叠的区域并提取出感 兴趣目标技术。 利用区域特性，如灰度、颜色、纹理等
图像分割的严格定义(Conzalez R C,1992):
令集合R代表整个图像区域，对R的分割可看作
将R分成N个满足以下五个条件的非空子集（子区域
算法实现：
规定一个阈值T，上下左右4个方向进行 逐行扫描图像
凡灰度级大于T的，颜色置为255；凡灰 度级小于T的，颜色置为0。
分割连通区域
适用场合：印前等。 先左后右，先上半部分、后下半部分
基于多个变量的阈值
基本思想：把前面的方法扩展到多维空间，则 寻找波谷的过程，变为寻找点簇的过程。