数字图像处理论文 基于灰度图像的阈值分割改进方法讲解

基于灰度图像的阈值分割改进方法

摘 要

通常人们只对图像的某个部位感兴趣，为了能够把感兴趣的部分提取出来，就得对图像进行分割。图像分割就是把图像分成一些具有不同特征而有意义的区域，以便进一步的图像分析和理解。图像增强就是突出人们感兴趣有用的部分，或者是改善图像的质量，使它尽可能的逼近原图像。本论文分析了传统的灰度阈值图像分割，即双峰法、迭代法和最大类间方差法在细节部分分割上的缺点，然后，结合图像增强中的微分梯度，对原有图像的细节进行锐化增强，然后再使用这三种方法进行分割，得到的分割结果和传统的分割方法得到的结果进行比较，该方法确实达到了改善分割后图像细节的效果。

该方法在matlab环境下进行了实现，实验结果表明，与传统的阈值分割方法相比，本文的方法不仅克服了传统阈值分割方法的不足，而且还对复杂灰度图像的细节部分具有较好的分割效果，为图像分割方法的改进提供了技术支持。

关键词：图像分割；图像增强；阈值；梯度；matlab

录目

................................................................................................................................. 1 言1.引 .......................................................................................................... 1 1.1图像分割概述 ...................................................................................................... 1 图像分割的特征1.2 .......................................................................................... 2 图像分割的发展及现状1.3 ...................................................................................................... 2 研究背景与意义1.4 ...................................................................................... 3 数字图像处理常用的方法2.1 .............................................................................................. 4 数字图像处理的目的2.2 ...................................................................................... 5 数字图像处理的主要内容2.3 ...................................................................................... 6 数字图像处理应用的工具

2.4........................................................................................................ 7

3.图像分割的主要方法 .............................................................................................. 7 基于区域的分割方法

3.1 .............................................................................................. 7 基于边缘的分割方法3.2 .............................................................................. 8 3.3基于聚类分析的图像分

割方法 ...................................................................................... 8 3.4基于小波变换的分割方法 ...................................................................................... 9 3.5基于神经网络的分割方法 ................................................................................. 9 3.6 基于模糊集理论的分割方法...................................................................................... 10 基于灰度图像的阈值分割方法

4. ............................................................................................................ 10 设计流程图4.1. .................................................................................................... 10 双峰法图像分割4.2 ................................................................................................................... 13 迭代法4.3

.................................................................................... 14 最大类间方差法图像分割4.4 ........................................................................................................................ 16 小结4.5.................................................................................... 16 基于图像增强的分割改进算法 5.

................................................................................................................ 16 5.1具体算法 ........................................................................................................... 17 5.2 双峰法分割 ........................................................................................................... 18 迭代法分割5.3

............................................................................................ 18 最大类间方差法分割5.4 ....................................................................................................... 19 5.5 重复实验步骤 ........................................................................................................................ 20 5.6小

结 ............................................................................................................................. 21 论 结

基于灰度图像的阈值分割改进方法

言引 1. 图像分割概述1.1使这些区域具有不重叠的图像分割就是将图

像按照人们的意愿分成许多个区域，图像分割使得人们特性或者该区域具有实际意义或是几个区域的图像特征相差不大。同时人们可以对图像的特征进行提取或者是对目标的一些参数进行分离出目标区域，图像分割是图像处理的为人们进行更深入的图像研究提供了基础。一些简单的测量，经过几一个重要步骤，在人们进行图像处理研究的初期就已经受到人们的高度重视。尽管图像分割的方法和到目前为此，人们已经提出了很多种分割方法。十年的发展，种类有很多，却没有唯一的标准的分割方法。有些分割运算可直接应用于任何图像，许多不同种类的图像或景物都可作为待分割的而另一些只能适用于特殊类别的图像。图像数据，不同类型的图像，已经有相对应的分割方法对其分割，同时，某些分割方分割结果的好坏需要根据具体的场合及要法也只是适合于某些特殊类型的图像分割。图像分割结果的好图像分割是从图像处理到图像分析的关键步骤，可以说，求衡量。

坏直接影响对图像的理解。 图像分割的特征1.2区域内部是纹理而言具有相似性，）分割出来的各区域对某种性质例如灰度，1（ 连通的且没有过多小孔； 2（）区域边界是明确的； 3）相邻区域对分割所依据的性质有明显的差异。（. ）基于亮度值的两个基本特性之一：跳跃性不连续性和相似性4（比如图像的,第1类性质的应用途径是基于亮度的跳跃（不连续）变化分割图像 边缘. 阈门限类的主要应用途径是依据事先制定的准则将图像分割为相似的区域、(2第 )值处理、区域生长、区域分离和聚合都是这类方法的实例。1

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图像分割的发展及现状1.3还没有一到目前为止，分割问题的主要困难在

于图像数据的模糊和噪声的干扰。种或者几种完善的分割方法，可以使按照人们的意愿准确无误的分割任何一种图像。实际图像中景物情况各异，具体问题具体分析，需要根据实际情况选择适合的方法。分割的好坏必目前还没有一个统一的评价判断准则，分割结果的好坏或者正确与否，还是积累了须从分割的效果和实际应用场景来判断。不过在人类研究图像的历史中，但是这些许多经典的图像分割方法。虽然这些分割方法不适合所有类型的图像分割，现代一些分割算法恰恰是从经典方法却是图像分割方法进一步发展的基础。事实上， 的分割方法衍生出来的。这图像的分割方法主要可以分为两大类。一类是边界方法，早期的图像研究中，一类种方法的假设是图像分割结果的某个子区域在原来的图像中一定会有边缘存在；而不同这种方法的假设是图像分割结果的子区域一定会有相同的性质，是区域方法，有的学者也试图把两者结这两种方法都有缺点和优点，区域的像素没有共同的性质。如基于彩色很多方法不断涌现，合起来进行图像分割，随着计算机处理能力的提高，分量分割、模糊集、纹理图像分割。所使用的教学工具和实验手段也是不断的扩展， 从时域信号到频域信号处理，近来小波变换也应用在图像分割当中。 研究背景与意义1.4图像分割同时也是进行计算机自动识别和人工数字图像处理的基础是图像分割，经典的智能的桥梁，长期以来图像分割一直都是数字图像处理领域的一个经典难题。性能较稳图像分割算法诸如直方图分割与阈值分割的方法具有实现简单、计算量小、找出灰度直方图分布的,定等特点。通常，它们是利用图像的灰度直方图的分布特征然而这种分割方法依赖于图像灰选定恰当的阈值将图像分割开，两波峰之间的波谷，这种方法往往会造成错误，度的分布，对灰度分布不呈双峰特征或复杂背景的图像,图像增强的分割—所以论文提出了一种改进方法并且有些细节不能很好的显示出来。从而达到通过图像增强中的微分梯度，改进方法，对原有图像的细节进行锐化增强，这对我们使用灰度阈值分割方法分割图像提供了技术支改善分割后图像细节的效果。 持，并且能很好地克服灰度阈值分割方法的缺点。2

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数字图像处理的发展概述2.

当时的电子计算机已经发展到一定水年代，20世纪50数字图像处理最早出现于数字图像处理作为一门学科大约形人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。平，它以人为对象，早期的图像处理的目的是改善图像的质量，60年代初期。成于20世纪输出的是改善质输入的是质量低的图像，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中，量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。首次获得实际19647号在成功应用的是美国喷气推进实验室（JPL）。他们对航天探测器徘徊者去除噪声等如几何校正、灰度变换、年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，由计算机成功地绘制出月球表方法进行处理，并考虑了太阳位置和月球环境的影响，随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的面地图，获得了巨大的成功。图像处理，以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了非凡的成果，为 人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。 数字图像处理常用的方法2.1涉及计算量很大。直接在空间域中进行处理，图像变换：由于图像阵列很大，1（）因此，往往采用各种图像变换的方法，如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等而且可获得将空间域的处理转换为变换域处理，间接处理技术，不仅可减少计算量，更有效的处理。目前新兴研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性， 它在图像处理中也有着广泛而有效的应用。

）图像编码压缩：图像编码压缩技术可减少描述图像的数据量（即比特数），（2压缩可以在不失真的前提处理时间和减少所占用的存储器容量。以便节省图像传输、它在图编码是压缩技术中最重要的方法，下获得，也可以在允许的失真条件下进行。 像处理技术中是发展最早且比较成熟的技术。

如去除噪图像增强和复原的目的是为了提高图像的质量，3）图像增强和复原：（突出图像中所感兴趣的图像增强不考虑图像降质的原因，声，提高图像的清晰度等。部分。如强化图像高频分量，可使图像中物体轮廓清晰，细节明显；如强

化低频分量3

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一般讲应根图像复原要求对图像降质的原因有一定的了解，可减少图像中噪声影响。 据降质过程建立“降质模型”，再采用某种滤波方法，恢复或重建原来的