圖像閾值分割技術(shù)綜述

摘 要：圖像分割是圖像處理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，通過(guò)圖像分割是對(duì)圖像進(jìn)行模式識(shí)別和的視覺(jué)分析基本前提。同時(shí)，圖像分割是圖像處理、模式識(shí)別、人工智能和其它領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題，幾乎在所有領(lǐng)域需要用到圖像處理。閾值分割是一種傳統(tǒng)的圖像分割方法，因其操作簡(jiǎn)單，計(jì)算量小、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、性能較穩(wěn)定而成為圖像分割中最基本和應(yīng)用最廣泛的分割技術(shù)，已被應(yīng)用于很多的領(lǐng)域。文章綜述了近年來(lái)在圖像分割技術(shù)中出現(xiàn)的常用方法及它們的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)圖像分割技術(shù)的前景進(jìn)行了分析及展望。

關(guān)鍵字：圖像分割；閾值；圖像處理；圖像分析

中圖分類號(hào)：TP317.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 04-0000-01

一、引言

在圖像研究方面，人們研究的對(duì)象主要針對(duì)圖像中的部分感興趣，這些部分稱為目標(biāo)或前景（其他部分稱為背景），人們一般對(duì)應(yīng)圖像的特定區(qū)域，具有獨(dú)特性質(zhì)的區(qū)域。為了容易辨識(shí)和分析目標(biāo)，通常將圖像進(jìn)行分離提取出來(lái)，在此基礎(chǔ)上才有可能對(duì)目標(biāo)進(jìn)一步研究。圖像分割就是指把圖像分成特定的的區(qū)域，對(duì)感興趣的目標(biāo)進(jìn)行研究的過(guò)程。主要特性有是象素的灰度、顏色、紋理等，預(yù)先定義的目標(biāo)可以對(duì)應(yīng)單個(gè)區(qū)域，也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)區(qū)域。常見(jiàn)的圖像分割算法有：閾值分割、邊緣檢測(cè)和區(qū)域提取法。本文著重研究基于閾值法的圖像分割技術(shù)。

二、閾值分割

三、閾值分割方法的分類

基于閾值的分割方法，可以是單閾值，也可以是多閾值；局部閾值法是把原始的整幅圖像分為幾個(gè)小的子圖像，再對(duì)每個(gè)子圖像應(yīng)用全局閾值法分別求出最優(yōu)分割閾值。根據(jù)閾值法的原理可以將閾值選取技術(shù)分為3大類：

（一）基于點(diǎn)的全局閾值方法。基于點(diǎn)的全局閾值算法與其他幾大類方法相比，算法時(shí)間復(fù)雜度較低，易于實(shí)現(xiàn)，適合應(yīng)用于在線實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。

（二）基于區(qū)域的全局閾值方法。對(duì)一幅圖像而言，不同的區(qū)域，比如說(shuō)目標(biāo)區(qū)域或背景區(qū)域，同一區(qū)域內(nèi)的象素，在位置和灰度級(jí)上同時(shí)具有較強(qiáng)的一致性和相關(guān)性。

（三）局部閾值法和多閾值法。局部閾值（動(dòng)態(tài)閾值）當(dāng)圖像中有如下一些情況：有陰影，照度不均勻，各處的對(duì)比度不同，突發(fā)噪聲，背景灰度變化等，如果只用一個(gè)固定的全局閾值對(duì)整幅圖像進(jìn)行分割，則由于不能兼顧圖像各處的情況而使分割效果受到影響。

局部閾值分割法雖然能改善分割效果，但存在幾個(gè)缺點(diǎn)：（1）每幅子圖像的尺寸不能太小，否則統(tǒng)計(jì)出的結(jié)果無(wú)意義；（2）每幅圖像的分割是任意的，如果有一幅子圖像正好落在目標(biāo)區(qū)域或背景區(qū)域，而根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)其進(jìn)行分割，也許會(huì)產(chǎn)生更差的結(jié)果；（3）局部閾值法對(duì)每一幅子圖像都要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，速度慢，難以適應(yīng)實(shí)時(shí)性的要求。

全局閾值分割方法在圖像處理中應(yīng)用比較多，它在整幅圖像內(nèi)采用固定的閾值分割圖像。考慮到全局閾值分割方法應(yīng)用的廣泛性，本文重點(diǎn)討論全局閾值分割方法。

四、閾值分割的特點(diǎn)

（1）針對(duì)研究目標(biāo)與背景對(duì)比度較強(qiáng)圖像分割特別有效；（2）計(jì)算量簡(jiǎn)單；（3）能用封閉而且連通的邊界定義不交疊的區(qū)域；（4）具有并行性；（5）可以推廣到非灰度特征，如果物體同背景的區(qū)別不在灰度值，而是其他特征，如紋理等，可以先計(jì)算那種特征，再轉(zhuǎn)化為灰度圖，然后就可以利用閾值分割技術(shù)。

五、結(jié)束語(yǔ)

閾值分割法是一種傳統(tǒng)的圖像分割方法，因其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、計(jì)算量小、性能較穩(wěn)定而成為圖像分割中最基本和應(yīng)用最廣泛的分割技術(shù).已被應(yīng)用于很多的領(lǐng)域。圖像閾值化分割是一種最常用，同時(shí)也是最簡(jiǎn)單的圖像分割方法，它不僅可以極大的壓縮數(shù)據(jù)量，而且也大大簡(jiǎn)化了分析和處理步驟，因此在很多情況下，是進(jìn)行圖像分析、特征提取與模式識(shí)別之前的必要的圖像預(yù)處理過(guò)程。圖像閾值化的目的是要按照灰度級(jí)，對(duì)像素集合進(jìn)行一個(gè)劃分，得到的每個(gè)子集形成一個(gè)與現(xiàn)實(shí)景物相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，各個(gè)區(qū)域內(nèi)部具有一致的屬性，而相鄰區(qū)域布局有這種一致屬性。這樣的劃分可以通過(guò)從灰度級(jí)出發(fā)選取一個(gè)或多個(gè)閾值來(lái)實(shí)現(xiàn)。

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[作者簡(jiǎn)介]楊修國(guó)（1976-），男，陜西武功人，研究生學(xué)歷，講師，陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，從事計(jì)算機(jī)圖像處理方向研究。