1、會計學1清華大學清華大學(qn hu d xu)數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理第一頁，共47頁。圖像(t xin)分割的基本思路從簡到難，逐級分割控制背景環(huán)境，降低分割難度把焦點放在增強感興趣對象，縮小不相干圖像(t xin)成分的干擾上第1頁/共47頁第二頁，共47頁。2） 概述概述 數(shù)字信號處理按其技術特征可以數(shù)字信號處理按其技術特征可以(ky)分為三層結構分為三層結構: 圖像處理圖像處理; 圖像分析圖像分析; 圖像理解與識別圖像理解與識別; 第2頁/共47頁第三頁，共47頁。第3頁/共47頁第四頁，共47頁。第4頁/共47頁第五頁，共47頁。第5頁/共47頁第六頁，共47頁。第6頁/共47頁第

2、七頁，共47頁。第7頁/共47頁第八頁，共47頁。圖圖9-1 49-1 4連通連通(lintng)(lintng)和和8 8連通連通(lintng) (lintng) (a)(b)第8頁/共47頁第九頁，共47頁。 4 4連通指的是從區(qū)域上一點連通指的是從區(qū)域上一點(y din)(y din)出發(fā)，可通過出發(fā)，可通過4 4個方向，即上、個方向，即上、 下、左、右移動的組合，在不越出區(qū)域的前提下，到達區(qū)域內(nèi)的任意像素；下、左、右移動的組合，在不越出區(qū)域的前提下，到達區(qū)域內(nèi)的任意像素； 8 8連通方法指的是從區(qū)域上一點連通方法指的是從區(qū)域上一點(y din)(y din)出發(fā)，可通過左、出發(fā)，可通

3、過左、 右、上、下、左上、右上、左下、右下這右、上、下、左上、右上、左下、右下這8 8個方向的移動組合來到達區(qū)域內(nèi)的任意像素。個方向的移動組合來到達區(qū)域內(nèi)的任意像素。 第9頁/共47頁第十頁，共47頁。 圖像分割有三種不同的途徑：圖像分割有三種不同的途徑： 其一是將各像素劃歸到相應物體或區(qū)域的像素聚類方法其一是將各像素劃歸到相應物體或區(qū)域的像素聚類方法, , 即區(qū)域法；即區(qū)域法； 其二是通過直接確定區(qū)域間的邊界來實現(xiàn)分割的邊界方法；其二是通過直接確定區(qū)域間的邊界來實現(xiàn)分割的邊界方法； 其三是首先檢測邊緣像素，再將邊緣像素連接起來構成邊界形成分割。其三是首先檢測邊緣像素，再將邊緣像素連接起來構成

4、邊界形成分割。 在圖像分割技術在圖像分割技術(jsh)(jsh)中，最常用的是利用閾值化處理進行的圖像分割。中，最常用的是利用閾值化處理進行的圖像分割。第10頁/共47頁第十一頁，共47頁。4 4） 灰度閾值法分割灰度閾值法分割 常用的圖像分割方法常用的圖像分割方法(fngf)(fngf)是把圖像灰度分成不同的等級，是把圖像灰度分成不同的等級， 然后用設置灰度門限（閾值）的方法然后用設置灰度門限（閾值）的方法(fngf)(fngf)確定有意義的區(qū)域或分割物體的邊界。常用的閾值化處理就是圖像的二值化處理，即選擇一閾值，將圖像轉換為黑白二值圖像，用于圖像分割及邊緣跟蹤等預處理。確定有意義的區(qū)域或分

5、割物體的邊界。常用的閾值化處理就是圖像的二值化處理，即選擇一閾值，將圖像轉換為黑白二值圖像，用于圖像分割及邊緣跟蹤等預處理。 圖像閾值化處理的變換函數(shù)表達式為圖像閾值化處理的變換函數(shù)表達式為 TyxfTyxfyxg),(255),(0),(9-1) 第11頁/共47頁第十二頁，共47頁。圖圖9-2 9-2 閾值變換閾值變換(binhun)(binhun)曲線曲線 2550T255gf第12頁/共47頁第十三頁，共47頁。 圖圖9-3(a)9-3(a)原始圖像的直方圖如圖原始圖像的直方圖如圖9-49-4所示。所示。 該直方圖具有雙峰特性，圖像中的目標該直方圖具有雙峰特性，圖像中的目標(mbio)

6、(mbio)（細胞）分布在較暗的灰度級上形成一個波峰，圖像中的背景分布在較亮的灰度級上形成另一個波峰。（細胞）分布在較暗的灰度級上形成一個波峰，圖像中的背景分布在較亮的灰度級上形成另一個波峰。 以雙峰之間的谷低處灰度值作為閾值以雙峰之間的谷低處灰度值作為閾值T T進行圖像的閾值化處理，便可將目標進行圖像的閾值化處理，便可將目標(mbio)(mbio)和背景分割開來。和背景分割開來。 第13頁/共47頁第十四頁，共47頁。圖圖9-3 9-3 不同閾值對閾值化結果不同閾值對閾值化結果(ji gu)(ji gu)的影響的影響(a) (a) 原始圖像；原始圖像； (b) (b) 閾值閾值T=91T=9

7、1； (c) (c) 閾值閾值T=130T=130； (d) (d) 閾值閾值T=43T=43(a)(b)(c)(d)第14頁/共47頁第十五頁，共47頁。圖圖9-4 9-4 直方圖直方圖 第15頁/共47頁第十六頁，共47頁。 在圖像的閾值化處理過程中，選用不同的閾值其處理結果差異很大；在圖像的閾值化處理過程中，選用不同的閾值其處理結果差異很大； 閾值過大，會提取多余的部分；閾值過大，會提取多余的部分； 閾值過小，又會丟失所需的部分；閾值過小，又會丟失所需的部分； 因此，閾值的選取因此，閾值的選取(xunq)(xunq)非常重要。非常重要。 第16頁/共47頁第十七頁，共47頁。5 5） 區(qū)

8、域生長區(qū)域生長 分割的目的是把一幅圖像劃分成分割的目的是把一幅圖像劃分成(fn chn)(fn chn)一些區(qū)域，最直接的方法就是把一幅圖像分成一些區(qū)域，最直接的方法就是把一幅圖像分成(fn chn)(fn chn)滿足某種判據(jù)的區(qū)域，即將點組成區(qū)域。為了實現(xiàn)分組，首先要確定區(qū)域的數(shù)目，其次要確定一個區(qū)域與其他區(qū)域相區(qū)別的特征，最后還要產(chǎn)生有意義分割的相似性判據(jù)。滿足某種判據(jù)的區(qū)域，即將點組成區(qū)域。為了實現(xiàn)分組，首先要確定區(qū)域的數(shù)目，其次要確定一個區(qū)域與其他區(qū)域相區(qū)別的特征，最后還要產(chǎn)生有意義分割的相似性判據(jù)。 第17頁/共47頁第十八頁，共47頁。 分割區(qū)域(qy)的一種方法叫區(qū)域(qy)生

9、長或區(qū)域(qy)生成。假定區(qū)域(qy)的數(shù)目以及在每個區(qū)域(qy)中單個點的位置已知，則從一個已知點開始，加上與已知點相似的鄰近點形成一個區(qū)域(qy)。 相似性準則可以是灰度級、彩色、組織、梯度或其他特性，相似性的測度可以由所確定的閾值來判定。 從滿足檢測準則的點開始，在各個方向上生長區(qū)域(qy)，當其鄰近點滿足檢測準則就并入小塊區(qū)域(qy)中。當新的點被合并后再用新的區(qū)域(qy)重復這一過程，直到?jīng)]有可接受的鄰近點時生成過程終止。 第18頁/共47頁第十九頁，共47頁。 圖9-5給出一個簡單的例子(l zi)。此例的相似性準則是鄰近點的灰度級與物體的平均灰度級的差小于2。 圖中被接受的點和起

10、始點均用下劃線標出，其中： （a）圖是輸入圖像； （b）圖是第一步接受的鄰近點； （c）圖是第二步接受的鄰近點； （d）圖是從6開始生成的結果。 第19頁/共47頁第二十頁，共47頁。圖圖9-5 9-5 區(qū)域區(qū)域(qy)(qy)生長示例生長示例 第20頁/共47頁第二十一頁，共47頁。 從滿足檢測準則的點開始(kish)(或者已知點)在各個方向上生長出區(qū)域。 例如：每一步所接受的鄰近點的灰度級與先前物體的平均灰度級相差小于2。 起始：3333382279846855第21頁/共47頁第二十二頁，共47頁。 第二步3333382279846855第22頁/共47頁第二十三頁，共47頁。33333

11、82279846855 第三步第23頁/共47頁第二十四頁，共47頁。2. 2. 邊邊 緣緣 檢檢 測測 在視覺計算理論框架中，抽取二維圖像上的邊緣、角點、紋理等基本特征，是整在視覺計算理論框架中，抽取二維圖像上的邊緣、角點、紋理等基本特征，是整個系統(tǒng)框架中的第一步。這些特征所組成的圖稱為基元圖。個系統(tǒng)框架中的第一步。這些特征所組成的圖稱為基元圖。 在不同在不同“尺度尺度”意義意義(yy)(yy)下的邊緣點，在一定條件下包含了原圖像的全部信息下的邊緣點，在一定條件下包含了原圖像的全部信息。 圖圖9-79-7是一幅圖像中典型的邊緣點，僅僅根據(jù)這些邊緣點，就能識別出三維物體是一幅圖像中典型的邊緣點

12、，僅僅根據(jù)這些邊緣點，就能識別出三維物體，可見邊緣點確實包含了圖像中的大量信息。，可見邊緣點確實包含了圖像中的大量信息。 第24頁/共47頁第二十五頁，共47頁。圖9-7 物體邊緣(binyun)的作用 第25頁/共47頁第二十六頁，共47頁。還處于善之中。第26頁/共47頁第二十七頁，共47頁。第27頁/共47頁第二十八頁，共47頁。第28頁/共47頁第二十九頁，共47頁。第29頁/共47頁第三十頁，共47頁。圖9-8 圖像(t xin)中的邊緣點 ACCACBDCC第30頁/共47頁第三十一頁，共47頁。第31頁/共47頁第三十二頁，共47頁。 典型邊緣典型邊緣(binyun)(binyu

13、n)信號信號 第32頁/共47頁第三十三頁，共47頁。圖像中不同類型的邊界（a） 邊界； （b） 線； （c） 折線(zhxin)變化； （d） 緩慢的平滑變化 (a)(b)(d)(c)第33頁/共47頁第三十四頁，共47頁。3. 3. 邊邊 緣緣 檢檢 測測 算算 子子 第34頁/共47頁第三十五頁，共47頁。) 1,(), 1(),() 1, 1(),(),(yxfyxfyxfyxfyxfyxfyx第35頁/共47頁第三十六頁，共47頁。第36頁/共47頁第三十七頁，共47頁。)1, 1(), 1(2) 1, 1()1, 1(), 1(2) 1, 1(),()1, 1() 1,(2) 1,

14、 1()1, 1() 1,(2) 1, 1(),(yxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyx第37頁/共47頁第三十八頁，共47頁。第38頁/共47頁第三十九頁，共47頁。)1, 1(), 1() 1, 1()1, 1(), 1() 1, 1(),()1, 1() 1,() 1, 1()1, 1() 1,() 1, 1(),(yxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyx第39頁/共47頁第四十頁，共47頁。第40頁/共47頁第四十一頁，共47頁。),(8) 1, 1() 1,() 1, 1(), 1(), 1() 1, 1() 1,() 1, 1(),(),(4) 1,() 1,(), 1(), 1(),(22yxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxf第41頁/共47頁第四十二頁，共47頁。第42頁/共47頁第四十三頁，共47頁。第43頁/共47頁第四十四頁，共47頁。第44頁/共47頁第四十五頁，共47頁。 6. 6.高斯高斯- -拉普拉斯拉普拉斯(LOG)(LOG)算子算子 噪聲點對邊緣檢測有較大的影響，噪聲點對邊緣檢測有較大的影響， 效果更好的邊緣檢測器是高斯效果更好的邊緣檢測器是高斯- -拉普拉斯拉