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第八章 二值图像处理方法
第8章 概述
灰度图像的二值化处理
二值图像的连续性
二值图像的轮廓跟踪
二值图像的细化
§8.1 灰度图像的二值化处理
定义
确定阈值t的方法
直方图方法
微分直方图方法
多阈值处理方法
灰度图像的二值化处理 定义
是一种区域分割的技术
灰度图像的二值化处理 定义
设 f (i, j) 表示像素在(i,j)位置的灰度值,二值化处理 为下式所示。
⎨
⎩0
⎧1
f (i, j)
f (i, j) t
f (i, j) t
这里 t 称为二值化阈值(Threshold).
灰度图像的二值化处理 定义
直方图
二值 图像
原图像
确定阈值t的方法——直方图方法
直方图是阈值最佳选择依据
使用全局阈值,整幅图像用一个阈值处理。适用于对比度 强的图像。
前景和背景灰度值差别较小, 前景和背景灰度值差别较大时 但呈现双峰分布
t
灰度级
频数
E (T )
b
t
Po (z)
Pb (z)
E (T)
o
P(z)
0
z
确定阈值t的方法——直方图方法
最优阈值(误分割率最小的分割阈值)的选取-1
设一幅混有加性高斯噪声的图像,背景和目标的概率密度
分别是
其中
分别是背景和目标区域
灰度值的先验概率。由于Po Pb 1 ,因此混合概率密度公式 中有5个未知数。
,整幅图像的混合概率密度是 p(z)
p(z) Pb pb (z) Po po (z)
]
2
2
o
o
o
b
b
b
Po
Pb
22
2
22
2
(z )
exp[
]
(z )
exp[
b
和 o
分别是背景和目标区域的平均灰度值,b
o
和 是均值的均方差,
o b
P 和 P
pb (z) 和 po (z)
最优阈值(误分割率最小的分割阈值)的选取-2
如果确定阈值是 T,则灰度值小于T的像素分割为背景,灰 度值大于T的像素分割为目标。这时,错误地将目标像素划
分为背景的概率和错误地将背景像素划分为目标的概率分别 为:
而总的误差概率是
则得到一个最优阈值:
T
Eb (T ) po (z)dz
T
b
o
p (z)dz
E (T )
E(T ) Po Eb (T ) Pb Eo (T )
将上式对t求导并令导数为零,得: Pb pb (T ) Po po (T )
代入混合概率密度公式中,并假设 b o
2
2
ln( Po )
b o Pb
T b o
最优阈值(误分割率最小的分割阈值)的选取-3
特例:两个区域的先验分布相同,最佳阈值是两个平均 灰度值的中值。
说明:混合概率密度函数的参数可以用最小均方误差的 方法借助直方图得到。
确定阈值t的方法——微分直方图方法
a
b
t
图像中的背景和对象的边界位于灰度值变化较大的地方,因
此,利用像素的微分值来确定阈值。 对图像中具有某一灰度gi的像素做微分并求和 Si
微分值的和 Si
灰度值
确定阈值t的方法——多阈值处理方法
物体和背景的对比度在图像各处不一样时,需要选取多个 阈值进行处理。
Tk
Tk+1
Tk-1 T0
1
1
k+
k
k-
§8.2 二值图像的连续性
邻域和邻接
像素的连接
连接成分
像素的可删除性
像素间的距离
二值图像的表示
邻域和邻接
对于任意像素(i,j),把包含该像素在内的一个集合称为像素(i,j)的邻 域。
像素的4-邻域(4-Neighbor),也称像素的(i,j)的直接邻域,其符号表 示为d-近邻。
像素的8-邻域(8-Neighbor),除去d-近邻的像素外,余下的对角线上的4 个像素,称为(i,j)的非直接邻域,符号是:i-近邻。
像素的4-邻域
像素的8-邻域
X3
(i-1,j-1)
X2
(i-1,j)
X1
(i-1,j+1)
X4
(i,j-1)
X
(i,j)
X0
(i,j +1)
X5
(i+1,j-1)
X6
(i+1,j)
X7
(i+1,j+1)
(i-1,j)
(i,j -1)
(i,j)
(i,j+1)
(i+1,j)
像素的连接
相同数值的两个像素能 够在4-/8-邻域内通过具有相 同像素值的像素序列相连 接,则称这两个像素是4-/8- 连接。
表示灰度为0的点 表示灰度为1的点
e
a1
a2
b
d
c
连接成分-1
孔: 在“0”连接成分中,如果存在与外围
的一行、一列的像素不连接成分, 则称为孔。如a,b。
单连接成分 不包含孔的“1”连接成分称为单连接成分;
孤立点: 仅含有一个像素的
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