9-1-图像分割-概述

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图像数字处理图像分割

图像数字处理图像分割

图像数字处理图像分割图像分割是图像数字处理中的一项重要技术,它将图像中的像素点划分成多个区域,以便更好地理解和分析图像。

在本文中,我将介绍图像分割的原理、常用方法及其应用领域。

一、图像分割的原理图像分割的目标是将图像划分成一系列具有相似特征的区域,使得每个区域内的像素点具有相同或相似的属性。

它的基本原理是通过寻找像素点之间的差异来确定区域边界。

常用的图像分割方法包括阈值分割、边缘检测和区域生长等。

阈值分割是最简单的分割方法,它根据像素点的灰度值与预设的阈值进行比较,将像素点分为不同的区域。

边缘检测通过检测图像中的边缘信息来进行分割,常用的方法有Sobel算子和Canny算子。

区域生长是利用像素之间的相似性来逐步迭代地合并像素点,直到形成连续的区域。

二、常用的图像分割方法1. 基于阈值的分割方法:阈值分割是最简单且常用的分割方法之一。

它根据像素点的灰度值与预设的阈值进行比较,将像素点分为不同的区域。

常用的阈值分割方法有全局阈值分割和自适应阈值分割。

2. 基于边缘检测的分割方法:边缘检测是一种常用的图像分割方法,它通过检测图像中的边缘信息来进行分割。

常用的边缘检测方法有Sobel算子、Canny算子等。

3. 基于区域生长的分割方法:区域生长方法是利用像素之间的相似性来逐步迭代地合并像素点,直到形成连续的区域。

它常用于分割具有明显纹理特征的图像。

三、图像分割的应用领域图像分割在计算机视觉、医学影像处理、遥感图像分析等领域具有广泛的应用。

以下列举几个典型的应用领域:1. 目标检测与识别:图像分割可以帮助检测和识别图像中的目标物体,如人脸识别、车辆检测等。

2. 医学影像处理:在医学影像中,图像分割可以帮助医生准确地定位和分析病变区域,如肿瘤检测、血管分割等。

3. 遥感图像分析:遥感图像通常包含大量的地物信息,通过图像分割可以将不同类型的地物区分开来,如土地利用分类、城市区域划分等。

4. 视频分析:图像分割在视频分析中扮演重要角色,可以提取视频中的运动目标,如行人检测、行为分析等。

数字图像处理图像分割课件

数字图像处理图像分割课件

基于Mumford-Shah模 …
该方法可以获得更准确、更平 滑的分割结果,并且可以更好 地处理噪声和细节。此外,它 还可以更好地处理形状约束和 边界条件。
基于Mumford-Shah模 …
该方法需要更多的计算资源和 时间来处理每个时间点的水平 集,并且可能难以处理大规模 的形状变化和复杂的形状约束 。
响。
图像分割还可以帮助缩小处理和 分析的规模,提高处理效率,并 为后续的图像分析提供可靠的预
处理结果。
图像分割的分类
01
02
03
04
按照处理方式
图像分割可以分为阈值法、区 域生长法、边缘检测法、图切
割法等。
按照应用领域
图像分割可以分为医学图像分 割、遥感图像分割、人脸识别
等。
按照分割对象
图像分割可以分为二维图像分 割和三维图像分割。
该方法具有能够处理复杂的图像内容和噪声等优点,但也可能需要更多的计算资源和时间。
07
实例展示与结果分析
基于阈值的图像分割实例
总结词
简单、快速、有效的图像分割方法
详细描述
基于阈值的图像分割是一种基本的图像分割方法,通过设置不同的阈值将图像分 割成不同的区域。其优点是简单、快速、有效,适用于简单背景和对比明显的图 像。但是,对于复杂背景和低对比度图像,分割效果较差。
些方法可以自动适应不同图像的特点,且能够根据图像内容的变化自适
应调整阈值。
03
自适应阈值
根据图像的局部特征自适应地设置阈值,例如基于区域生长的方法、基
于边缘检测的方法等。这些方法能够更好地适应图像的局部特征,提高
分割的精度和鲁棒性。
阈值法的优缺点
优点
阈值法简单易行,适用于简单背景和 对比度较高的图像;对于实时性要求 较高的应用场景,阈值法具有较快的 处理速度。

图像分割介绍

图像分割介绍
基于图论的图像分割技术是近年来国际上图像分割领域的一个新的研究热点。该方法将图像映射为带权无向图,把像素视作节点。利用最小剪切准则得到图像的最佳分割 该方法本质上将图像分割问题转化为最优化问题。是一种点对理论知识较多,应用也还处在初级阶段。因此国内这方面的研究报道并不多见,本文将对图论方法用于图像分割的基本理论进行简要介绍,并对当前图论方法用于图像分割的最新研究进展进行综述,并着重介绍基于等周图割的图像分割的方法。
图像分割基本上是对像素进行分类的过程。例如用某个灰度阈值把图像像素分成“黑”和“白”两类,就可以把黑的对象同白的背景区分开。常用的分割方法有灰度等级阈值法、谱和空间分类法、区域生长法和边缘检测法。
灰度等级阈值法 在图像只有两种组成部分的情况下,图像灰度的直方图常常呈现两个峰值。用两个峰值之间的谷值所对应的灰度作为阈值,把所有像素灰度大于或等于阈值的作为一类,小于阈值的作为另一类是一种最基本的两类分割方法。实际应用时为了改善分类的可靠性,可以利用某些附加的信息(例如已知两类区域的面积之比)使阈值的选择更加合理。在类别更多的情况下,可以采用多级阈值把各类分割开来(例如确定两个阈值,就可以把细胞图像分割为胞核、胞浆和背景三部分)。类别越多,图像直方图的峰值就越不明显,分割就更为困难。
[编辑本段]具体定义
为后续工作有效进行而将图像划分为若干个有意义的区域的技术称为图像分割(Image Segmentation)
而目前广为人们所接受的是通过集合所进行的定义:
令集合R代表整个图像区域,对R的图像分割可以看做是将R分成N个满足以下条件的非空子集R1,R2,R3,…,RN;
谱和空间分类法 对于彩色和多光谱图像,可以用像素的几种性质(颜色和谱信号)对像素作比较精细的分类。对于黑白图像,用包括像素本身灰度在内的一组局部性质(例如该像素邻域灰级的均值)在多维空间中进行分类。对于一些复杂图像,这种方法比单独的灰度阈值法效果更好。

第十一讲图像分割

第十一讲图像分割

则认为此点在
与i模板代表线相似|Ri。||Rj |, ji
• 另外我可能只对某一检测方向上的线感兴源自趣。我们只使用特定模板给出输出响应,
通过域值法将响应最强烈的点提取出来。
线检测
3.边缘检测的梯度方法
• 1)基本说明 边缘是一个相对局部的概念,而边界是一
个更具有整体性的一个概念。
边缘理想数字模型和模糊边缘 模糊的边缘使两个区域过渡的范围变宽,
i1
根据检测图像的情况,设定R>T的输出响应对应孤立点。
孤立点检测
2.线检测
• 线检测比点检测稍微复杂一点,其基本思
想基本一致。
• 表现在:
– 使用模板(注意确定模板的条件或者基本假设) – 对输出响应决策,需要合适的决策方法。
线检测模板
线检测决策
• 将四模板分别对图像进行检测,如果在某
个点的输出响应,
第十讲 图像分割
图像分割
• 图象分割就是指把图象分成各具特性的区域并提取出
感兴趣目标的技术和过程。这里特性可以是灰度、颜 色、纹理等,目标可以对应单个区域,也可以对应多 个区域。
• 图象分割是由图象处理进到图象分析的关键步骤,
也是一种基本的计算机视觉技术。这是因为图象的分 割、目标的分离、特征的提取和参数的测量将原始图 象转化为更抽象更紧凑的形式,使得更高层的分析和 理解成为可能。
4.5分水岭分割
• 灰度图像的分水岭算法,就是就灰度值模
拟为山的高度。从低到高,分别代表山岭 从盆地到分水岭的高度。基于这些概念的 分割算法的主要目的是找出分水线。基本 思想是:假设在每一区域的最小值的位置 上打一个小洞并让水均匀上升速率从洞中 涌出,从低到高掩模真个地形。当处在不 同汇水盆地的水要聚合在一起时,修建大 坝将阻值聚合。当水继续上升,当水面淹 没说有分水岭时,大坝对应的边界,就是 分水岭算法的分割线。

北大—图像分割知识点讲解

北大—图像分割知识点讲解

R
B
A R b a A B
三、串行边界技术 图搜索 定义代价函数c(p,q) :c(p,q)=H-|f(p)-f(q)|。其中,H为 图像中的最大灰度值, f(p)、f(q)为像素p、q的灰度值。 显然,代价函数的取值反比于像素间的灰度差值的绝 对值。由此可得,代价大对应梯度小;反乊代价小对 应梯度大。如果能够収现一条累计代价最小的通路, 这条通路就有可能是一个边界。
T T
目标误判为背景的概率
p1(z)
目标
背景
E1 (T )

p
2
( z )dz
背景误判为目标的概率
总的误判概率乊和为:
E(T ) P2 E1 (T ) P E2 (T ) 1
解出最优阈值为:
T
为了使其最小,对T求 导数,令导数等于0。
1 2
2
P 2 ln 2 1 2 P 1
成边界。具体做法:求出f(x,y)邻域内所有像素的梯度
和梯度角,将满足下列关系的f(x,y)、f(s,t) “连接”起来
(赋予特殊的灰度值,如最大值)。
S f(x,y) f(s, t ) T φ(x, y) φ(s, t ) A f f 其中 f(x,y) [G x , G y ]T , x y mag(f) [G2 G 2 ]1/2 φ arct g(Gx /G y ) x y
[qmax
区域的选择:来自确认存 在直线的区域。 坐标的选择:来自对存在 的直线参数的估测。
0 qmin] [pmin 0 pmax]
3)、存在的问题即解决方法
如果直线趋于垂直,则p→∞,为直线的描述带来不方便。更一 般的描述是用参数方程:λ=xcosθ+ysinθ。根据这个方程,图 像中直线上的点,被映射成为(λ,θ)空间中的正弦曲线——点- 曲线变换。例:某N×N图像中有点1、2、3、4、5,设θ在[900,900]中取值,画出它的哈夫变换图。

医学图像分割介绍说明课件

医学图像分割介绍说明课件
详细描述
图像质量与噪声问题
VS
人体解剖结构复杂且动态变化,对医学图像分割提出了更高的要求。
详细描述
人体不同器官和组织具有不同的形态和结构,且在疾病状态下会发生形态和密度的变化。此外,人体内部各部位之间也存在相互遮挡和干扰的情况,这使得准确识别和分割医学图像变得更为困难。
总结词
复杂的解剖结构与动态变化
早期的医学图像分割主要依靠手工绘制,费时费力且精度不高。
早期阶段
随着计算机技术的发展,开始出现基于阈值、区域生长等简单的自动分割方法。
初级阶段
随着机器学习和深度学习技术的兴起,医学图像分割精度得到大幅提升,成为当前研究的热点领域。
发展阶段
未来医学图像分割技术将朝着更高精度、更自动化、更智能化的方向发展,为医疗健康事业提供更多可能性。
未来展望
医学图像分割的历史与发展
02
CHAPTER
医学图像分割技术
总结词
简单、快速、对图像质量要求高
详细描述
基于阈值的分割方法是最简单的图像分割方法之一,通过设定一个阈值将图像分为前景和背景两部分。该方法计算速度快,但对图像质量要求较高,对于灰度不均匀、噪声较多的医学图像分割效果较差。
基于阈值的分割方法
数据标注与训练样本不足
05
CHAPTER
医学图像分割的未来展望
跨模态医学图像分割是指将不同模态的医学图像进行分割,以提供更全面的医学信息。
随着医学影像技术的不断发展,不同模态的医学图像(如X光、CT、MRI等)被广泛应用于临床诊断和治疗。跨模态医学图像分割技术可以将这些不同模态的图像进行融合,对病变组织和器官进行更精确的分割,为医生提供更全面的医学信息,提高诊断和治疗的准确性和可靠性。

图像分割方法概述

图像分割方法概述

图像分割方法概述图像分割是一种基本的计算机视觉任务,旨在将图像划分成不同的区域或对象。

图像分割在许多应用领域中都有重要的应用,如医学影像分析、目标检测与识别等。

本文将概述几种常用的图像分割方法。

一、阈值分割法阈值分割法是最简单且常用的图像分割方法之一。

它基于像素的灰度值,将图像按照灰度值的高低进行分类。

通过设定一个或多个阈值,将图像的像素划分为前景和背景。

根据不同的阈值选择方法,阈值分割法可以分为全局阈值分割和局部阈值分割两种。

二、基于边缘的分割法基于边缘的分割法是另一种常见的图像分割方法。

它利用图像中明显的边缘信息将图像分割成不同的区域。

常用的边缘检测方法有Sobel算子、Canny算子等。

通过检测边缘,可以将图像中的物体从背景中分离出来。

三、区域生长法区域生长法是一种基于相似性的图像分割方法。

它从某个种子像素开始,逐渐将与其相似的像素聚合到同一区域中。

相似性度量可以基于像素的灰度值、颜色、纹理等特征来定义。

区域生长法适用于分割相对均匀的区域,但对于高噪声或复杂纹理的图像效果可能不理想。

四、基于聚类的分割法基于聚类的分割法通过将图像像素聚类成不同的类别来实现图像分割。

常用的聚类算法有K均值聚类、高斯混合模型等。

聚类分割法适用于分割具有明显不同特征的目标,如自然景观图像中的不同物体。

综上所述,图像分割方法有多种多样,每种方法都有其适用的场景和局限性。

在实际应用中,我们需要根据图像的特点和任务需求选择合适的方法。

此外,还可以通过组合多个方法或使用深度学习等方法来提高图像分割的精度和鲁棒性。

随着计算机视觉技术的不断进步,图像分割将在更多领域发挥重要作用。

医学图像分割介绍课件

医学图像分割介绍课件

区域生长分割
分割和特征提取方法中存在的问题
在图像的获取和特征提取过程中会产生不同程度的 噪声,使得提取到的特征点位置存在一定的误差, 要使一幅图像中的特征点精确匹配另一幅图像中的 特征点是很困难的; 从两幅图像中提取到的图像特征点集数目是不等的, 确定它们之间的对应关系较难; 一幅图像中的某些特征点在另一幅图像中没有相 对应的特征点,即存在着出界点; 特征点集之间的变换可能是刚性的,也可能是非刚 性的。
医学图像分割
基于边缘 利用区域之间差异性
并行微分算子 曲面拟合法 基于边界曲线拟合的方法 串行边界查找
阈值分割
阈值分割是最常见的一种分 割方法。它基于对灰度图像 的一种假设:目标或背景内 的相邻象素间的灰度值是相 似的,但不同目标或背景的 象素在灰度上有差异,反映 在图像的直方图上,不同目 标和背景则对应不同的峰。 选取的阈值应位于两个峰之 间的谷,从而将各个峰分开
阈值分割
CT图像 中皮肤 骨骼的 分割
阈值分割
阈值分割的优点 简单,常作为预处理方法 阈值分割的缺点
➢ 不适用于多通道图像 ➢ 不适用于特征值相差不大的图像 ➢ 不适用于各物体灰度值有较大重叠的图 ➢ 对噪声和灰度不均匀敏感
阈值分割
阈值分割的改进
•利用像素邻域的局部信息:基于过渡区的方法 •利用像素点空间位置:变化阈值法 •结合局部灰度 •结合连通信息 •基于是一项十分困难的任务, 至今仍然没有获得圆满的解决。
图像分割方法的分类
基于区域的分割方法 基于边缘的分割方法 结合区域与边界信息的方法 图谱引导(Atlas-guided)方法 基于模糊集理论的方法 基于神经网络的方法 基于数学形态学的方法
医学图像分割
基于区域 利用区域之间相似度
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Berkeley segmentation database:
/Research/Projects/CS/vision/grouping/segbench/
Top-down segmentation
E. Borenstein and S. Ullman, “Class-specific, top-down segmentation,” ECCV 2002 A. Levin and Y. Weiss, “Learning to Combine Bottom-Up and TopDown Segmentation,” ECCV 2006.
图像识别与人工智能研究所,多谱信息处理国家重点实验室
图像分割
陶文兵
华中科技大学图像识别与人工智能研究所 多谱信息处理技术国家重点实验室
分割的目的和意义
图像分割是计算机视觉研究中的基础问题和难点之一
图像分割就是把图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣目标
小 语义符号 操 作 对 象 数 据 大 原始图像 图像理解 目标识别 图像分析 特征提取 图像分割 低 高 语 义 抽 象 程 度
Top-down segmentation
Normalized cuts
Top-down segmentation
E. Borenstein and S. Ullman, “Class-specific, top-down segmentation,” ECCV 2002 A. Levin and Y. Weiss, “Learning to Combine Bottom-Up and TopDown Segmentation,” ECCV 2006.
Types of segmentations
Oversegmentation
Undersegmentation
Multiple Segmentations
Segmentation as a result
Rother et al. 2004
Segmentation for efficiency
14
Three basic theory in Image Segmentation
Statistics
Variational Graph
Two basic Model in Image Segmentation
Statistics formulation
Variational Model
Eb (C )
Remarks:
L (C )
0
g (C (s))ds
g 1/ (1 I )
The function g is an edge indicator function that vanishes at object. The shorter the curve, the larger the gradient of the curve, the less the energy.
Chan-Vese(CV) model
CV Model-piecewise constant MS model (Chan and Vese,
2001)
T. Chan and L. Vese, ―Active contours without edges,‖ IEEE Trans. Image Process., vol. 10, no. 2, pp. 266–277, Feb. 2001. Cited times: 4514
Major processes for segmentation
Bottom-up: group tokens with similar features Top-down: group tokens that likely belong to the same object
[Levin and Weiss 2006]
MAP-MRF: Maximum a posteriori-Markov random field
E (L ) E data (L ) E smooth (L )
D (L ) V
pP p p ( p,q )N
p ,q
(L p , Lq )
Dp is a data penalty function, Vp,q is an interactive function
F (c1 , c2 , C ) 1 (u0 ( x, y) c1 ) 2 (u0 ( x, y) c2 ) ds
CV 2 2 1 2
Remarks:
Assume that u is a piecewise constant function . For such case, the second term disappears from the MS functions. Two phase problem, c1 is the average of region 1, c2 is the average of region 2.
Data penalties indicate individual label-preferences of pixels based on observed intensities and prespecified likelihood function. Interaction function encourage spatial coherence by penalizing discontinuities between neighboring pixels.
Geodesic active contours model
Geodesic active contours model (GAC) (Caselles et al., 1997)
V. Caselles, R. Kimmel, and G. Sapiro, ―Geodesic active contours,‖ Int. J. Comput. Vis., vol. 22, pp. 61–79, 1997. (3709)
The goals of segmentation
• Separate image into coherent “objects”

“Bottom-up” or “top-down” process? Supervised or unsupervised?
image
human segmentation
Snake model
Snake model (Kass et al., 1988)
Kass, M., A. Witkin, and D. Terzopoulos: 1988, ―Snakes: Active contour models‖. International Journal of Computer Vision,vol. 1, pp. 321–331 (13622)
Region-based Active Contour
Optimization Method
1、模拟退火(simulated annealing) 2、水平集算法(Level Set)
3、图割算法(Graph cuts)
4、期望最大化算法(Expectation-Maximization —EM) 5、置信传播(Belief propagation) 4、对偶算法 (primal dual)
目标描述
原始像素
图像处理
图像工程的三层模型
图像分割的难点和挑战性

对一般图像中的大量视觉模型进行建模的复杂性 图像理解本身的内在模糊性 当没有一个明确的任务来指导注意机制
2
image segmentation …
Goal: Break up the image into meaningful or perceptually similar regions
Edge-based Active Contour
Mumford-Shah functional
Mumford and Shah functional (Mumford and Shah, 1989)
Mumford, D. and J. Shah: 1989, ‗Optimal approximations by piecewise smooth functions and associated variational problems‘. Communications on Pure and Applied Mathematics 42, 577–685. (3122)
F
MS
(u, C ) (u0 u ) dx
2
\C
u dx C
2
Remarks:
The minimization of Mumford-Shah functional results in an optimal contour C that segments the given image u0 into several regions. Image u is an optimal piecewise smooth approximation of the given image u0 Image u is smooth within each of the connected components in the image domain separated by the contour C.
[Felzenszwalb and Huttenlocher 2004]
[Hoiem et al. 2005, Mori 2005]
[Shi and Malik 2001]
Segments as primitives for recognition
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