基于灰度直方图的多阈值分割法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于灰度图像直方图的多阈值分割方法，该方法利用类间方差最大原则，以二分法为基础，并将直方图上的极小值点作为多阈值分割的参考点。首先根据类间方差最大法，找到图像的第一个阈值，然后以二分法为基础，对分割的图像的两部分分别求其类间的最大方差，再把两方差进行比较，找到最大的方差对应的阈值作为下一次分割的阈值点。以此类推，直至找到给定的阈值数为止。然后，根据平滑后的直方图，找到所有的波谷点。最后，把得到的所有阈值与波谷点进行比较，找到最靠近阈值的波谷点作为最终的阈值。本发明专利技术的多阈值分割法相对于传统的多阈值分割方法，不仅消除了部分的分割噪声，而且分割的效果和适应性都好于已有算法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于灰度图像的阈值分割技术，特别是一种基于灰度图像直方图的多阈值分割的方法。
技术介绍
图像分割是图像处理中的一项重要的处理技术，应用的范围非常广泛。图像分割的目的是能够得到用户需要的区域，是对得到目标进行进一步处理的关键前提。因此，研究者们提出了各种进行图像分割的方法。其中，基于阈值的图像分割，是图像分割的一种有效的方法。Otsu法是一种经典的阈值化方法，Otsu法也称最大类间方差法，是由日本学者Otsu与1979年提出的。由于Otsu阈值法进行图像分割，算法简单、稳定、能够自动的进行阈值分割，被广泛的应用在图像处理中。在实际应用中，由于图像往往包含多类目标，只进行单阈值的图像分割，把一副图像分成目标和背景区域不能够满足需求。经典的Otsu法能够容易的推广到多阈值分割的情况，但是时间复杂度过大，算法执行时间过长。LIAOPING-SUNG，CHEN TSE-SHENG等对算法进行改进，修改了类间方差的计算公式，使算法的运行时间大大缩短。但是，单阈值为4个以上时，算法执行时间仍然很长，而且，分割后的图像往往含有噪声。之后研究者们又提出了改进的多阈值算法及快速实现，这些算法大都主要从算法的复杂度上进行了改进，而很少考虑到阈值的分割效果。Li Zhexue等提出的快发算法，时间复杂度虽然低，但是在很多情况下存在错分割情况。
技术实现思路
本专利技术的目的正是针对上述现有方法中所存在的问题，在经典Otsu进行阈值分割的基础上，结合直方图的波谷点的信息，从而实现对多目标图像的分割。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种基于灰度图像直方图的多阈值图像分割方法，其具体步骤如下:第一步:根据类间方差最大法，找到图像的第一个阈值h ；第二步:根据阈值点t1;以二分法为基础，对分割后的灰度直方图区间分别求其类间的最大方差σ i和σ2;第三步:将两方差σ i和σ2进行比较，找到最大的方差对应的阈值作为下一次分割的阈值点，以此类推，直至找到给定的阈值数为止；第四步:根据平滑后的直方图，找到所有的波谷点；第五步:把步骤三中得到的所有的阈值点和步骤四中得到的波谷点进行比较，找到波谷点中最接近步骤三中求的阈值，把该波谷点作为最终所求的阈值。第二步中所述的直方图区间分成[0，...，?「1]和[t「l，一，L_l]两类，其中L代表灰度级。第三步中如果Oi > O2，在区间[0，…，t「l]内部找到方差O1对应的阈值t2，然后在区间[O,…，t2_l]和区间[t2+l,…，t「l]内部找到最大方差σ3和方差σ4,在第二步中剩下的没有选择的方差。2参与本次的方差比较，找到最大方差max ( σ 3，σ 4，σ 2)对应的阈值t3。第四步中对图像进行均值滤波后得到平滑后的直方图。本专利技术的优点是:本专利技术方法相对于传统的多阈值分割，不仅能够消除以往算法产生的部分噪声，而且不会存在错分割或过分割的现象。同时，能够使分割的细节更突出，算法的时间复杂度低，不会出现当阈值个数过多时的指数增长现象。【附图说明】图1是平滑图像后的直方图进行多阈值选择理想的波谷点阈值。图2是本专利技术基于灰度直方图的多阈值图像分割法的程序流程图。图3是不同算法在Lena图像上进行3阈值的分割效果图(a为原始灰度图像；b为LIAOPING-SUNG算法;c为Li Zhexue算法；d为本专利技术算法)。图4是不同算法在House图像上进行3阈值的分割效果图(a为原始灰度图像；b为LIAOPING-SUNG算法;c为Li Zhexue算法；d为本专利技术算法)。【具体实施方式】结合图1和图2，本专利技术的基于灰度图像直方图的多阈值图像分割方法包括以下步骤:(I)设一幅图像X具有L个灰度级(0，1,2,..., L-1),统计每个灰度值的像素点的频数ni，构造频数直方图，计算总的像素点的个数#=11?，计算每个灰度值出现的概率: ?~0Pi=ni/N ；(2)对于每个分割的阈值点t，假设把图像分成两类:目标和背景，计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于灰度直方图的多阈值分割法，其特征在于所述方法包括以下步骤：第一步：根据类间方差最大法，找到图像的第一个阈值t1；第二步：根据阈值点t1，以二分法为基础，对分割后的灰度直方图区间分别求其类间的最大方差σ1和σ2；第三步：将两方差σ1和σ2进行比较，找到最大的方差对应的阈值作为下一次分割的阈值点，以此类推，直至找到给定的阈值数为止；第四步：根据平滑后的直方图，找到所有的波谷点；第五步：把步骤三中得到的所有的阈值点和步骤四中得到的波谷点进行比较，找到波谷点中最接近步骤三中求的阈值，把该波谷点作为最终所求的阈值。

【技术特征摘要】
1.一种基于灰度直方图的多阈值分割法，其特征在于所述方法包括以下步骤: 第一步:根据类间方差最大法，找到图像的第一个阈值; 第二步:根据阈值点t1;以二分法为基础，对分割后的灰度直方图区间分别求其类间的最大方差σ i和σ 2 ; 第三步:将两方差％和σ 2进行比较，找到最大的方差对应的阈值作为下一次分割的阈值点，以此类推，直至找到给定的阈值数为止； 第四步:根据平滑后的直方图，找到所有的波谷点； 第五步:把步骤三中得到的所有的阈值点和步骤四中得到的波谷点进行比较，找到波谷点中最接近步骤三中求的阈值，把该波谷点作为最终所求的阈值。2.根据权利要求1所述的基于灰度直方图的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼，刘欣欣，李雪，赵春霞，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：