图象处理综合训练设计

******************* 实践教学 ******************* 兰州理工高校 计算机与通信学院 2012年秋季学期 图像处理综合训练 题 目图像分割程序设计 专业班级信息与计算科学10级2班 姓 名 曹 景 学 号 10500217 指导老师 徐志刚 成 绩 书目 摘 要3 一、前言4 二、算法分析与描述5 2.1算法概述5 2.2阈值分割算法5 2.2.1双峰法算法5 2.2.2迭代法算法6 2.2.3最大类间方差法算法6 2.3区域生长算法7 三、具体设计过程8 3.1总体界面流程图如下8 3.2图像灰度分布的阈值分割9 3.2.1双峰法9 3.2.2迭代法10 3.2.3最大类间方差法11 3.3区域生长法11 四、调试过程中出现的问题及相应解决方法13 五、程序运行截图及其说明14 六、简洁操作手册16 设计总结19 参考资料20 致谢21 附录22 摘 要 图像分割是一种重要的图像分析技术。对图像分割的探讨始终是图像技术探讨中的热点和焦点。图像分割是一个很关键的图像分析技术，是由图像处理进到图像分析的关键步骤.它的目的就是把图像中感爱好的那部分分割出来供大家探讨、处理和分析，始终都是图像技术探讨中的热点。 而对图像进行分割的方法有多种,实现基于图像灰度分布的阈值分割方法有双峰法、迭代法、最大类间方差法分割等方法，实现基于区域提取的分割方法主要有区域生长法等。以上过程由matlab实现。 关键词图像分割；阈值分割；区域生长法；matlab 一、前言 图像分割就是将图像依据人们的意愿分成很多个区域，使这些区域具有重叠的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。图像分割使得人们分别出目标区域，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一些简洁的测量，为人们进行更深化的图像探讨供应了基础。图像分割是图像处理的一个重要步骤，在人们进行图像处理探讨的初期就已经受到人们的高度重视。经过几十年的发展，到目前为此，人们已经提出了很多种分割方法。尽管图像分割的方法和种类有很多，却没有唯一的标准的分割方法。有些分割运算可干脆应用于任何图像，而另一些只能适用于特别类别的图像。很多不同种类的图像或景物都可作为待分割的图像数据，不同类型图像，已经有相对应的分割方法对其分割，同时，某些分割方法也只是适合于某些特别类型的图像分割。分割结果的好坏须要依据具体的场合及要求衡量。图像分割是从图像处理到图像分析的关键步骤，可以说，图像分割结果的好坏干脆影响对图像的理解。 26 二、 算法分析与描述 2.1算法概述 图像分割算法的探讨始终受到人们的高度重视，到目前为止，提出的分割算法已经多达上千种，由于现有的分割算法多，所以将它们进行分类的方法也提出了不少。例如有把分割算法分成3类的①边缘检测、②阈值分割和③区域生长。但事实上阈值分割算法分割的方法在本质上也是一种区域提取方法，所以③事实上包含了①。本试验具体介绍了图像分割的如下算法阈值分割、区域生长的算法等。 2.2阈值分割算法 2.2.1双峰法算法 对于目标与背景的灰度级有明显变更的图像，其灰度直方图的分布呈双峰状，当分割阈值位于谷底时，图像分割可取得最好的结果。 假定图像由目标背景（具有不同的灰度级）组成，图像的灰度分布曲线可以近似地认为由两个正态分布函数叠加而成，则图像的直方图会出现双峰的分布，如下图所示 找出阈值T，在进行二值化赋值。在此状况下，选取双峰间的谷底处的灰度值T作为阈值，即可将物体和背景很好地分割开。 2.2.2迭代法算法 阈值也可以通过迭代计算得到。首先选取图像的灰度范围的中值作为初始值，然后按下式迭代 式中是灰度为k值的像素个数，共有L个灰度级。迭代始终进行到结束，取结束时的为阈值。 2.2.3最大类间方差法算法 假定某一阈值T将图像各像素按灰度分成两大类C0和C1；C0类包含灰度级为[0，1.z]的像素，C1类包含灰度级为[z1，z2,k-1]的像素，每个灰度级的概率为Pi；那么，C0类的概率和为 C0的数学期望为 C0均值为 C1类的概率和为 C1的数学期望为 C1均值为 图像的总平均灰度为则定义类间方差为 σ最大时的z就是最佳分割阈值T。 2.3区域生长算法 图给出已知种子点进行区域生长的一个示例。图（a）给出需分割的图像，设已知有两个种子像素（标为深浅不同的灰色方块），先要进行区域生长。设这里采纳的推断准则是假如所考虑的像素与种子像素灰度差的肯定值小于某个门限T，则将该像素包括进种子像素所在区域。图（b）给出了T3时的区域生长结果，整幅图被较好地分成2个区域；图（c）给出了T1时的区域生长结果，有些像素无法判定；图（d）给出T6时的区域生长结果，整幅图都被分在一个区域中了。由此可见门限的选择是很重要的。 1 1 5 5 5 1 1 5 5 5 1 1 5 5 5 1 1 5 5 5 1 1 5 5 5 1 0 4 7 5 1 0 4 7 7 0 1 5 5 5 2 0 5 5 5 2 2 5 6 4 图 图（a） 图（b） 1 1 5 7 5 1 1 5 7 7 1