基于OTSU實現圖像分割

鄒全　張雨　上官淼裔　高金波

摘 要：圖像分割是圖像處理的一個重要環節。圖像分割有很多種算法，本文采用Otsu閾值分割算法對圖像進行分割。經過實驗發現，Otsu閾值分割法的算法簡單、計算速度較快、實時性較高，對于目標和背景灰度差值較大的圖像，其分割效果較好，但對于灰度差異不太明顯的圖像，其分割效果就不是很理想。

關鍵詞：圖像分割；Otsu閾值分割；算法

一、 概述

Otsu閾值分割算法是1979年由日本學者OTSU提出的一種對圖像進行二值化的高效算法，也稱為一維最大類間方差法，是一種自適應閾值確定的方法，簡稱OTSU，是一種基于全局的二值化算法。當對象和目標在一幅圖像中所占的數據比率相差不大或者信號與噪聲的比例很大時，就可以運用Otsu閾值分割算法來對圖像進行研究和分割，當閾值選取了恰當的值時，對象和目標圖像之間的差別應該是最大的。在OTSU算法中采用最大類間方差作為衡量差別的標準。對象和目標圖像之間的類間方差越大，就說明構成圖像的對比越大，分割效果就越好。

二、 理論及應用

記T為對象和目標圖像的分割閾值，對象點數占整個圖像比例為w0，平均灰度為u0；目標圖像點數占整個圖像比例為w1，平均灰度為u1，圖像的總平均灰度為u，對象圖像和目標圖像的方差為g，則有：

當方差g最大時，可以認為對象圖像和目標圖像差異最大，此時的分割閾值T是最佳閾值。類間方差法對噪聲以及目標圖像大小十分敏感，它僅僅對類間方差為單峰的圖像產生較好的分割效果。當目標與背景的大小比例相差大時，類間方差準則函數可能會出現雙峰或多峰現象，此時效果不好。直接用OTSU算法處理自然場景如下圖所示：

三、 結論

經過實驗發現閾值分割法的算法簡單、計算速度較快、實時性較高，對于目標和背景灰度差值較大的圖像，其分割效果較好，但對于灰度差異不太明顯的圖像，其分割效果就不是很理想。

參考文獻：

[1]李梅.基于Otsu算法的圖像分割研究[D].合肥：合肥工業大學，2011.

[2]柳瑞波.基于H.264的感興趣區域數字水印的研究[D].蘭州：西北師范大學，2015.

作者簡介：

鄒全，張雨，上官淼裔，高金波，江蘇省常州市，常州工學院電氣與光電工程學院。