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1、数字视频图像处理 中的分水岭分割法 分水岭算法的概念分水岭算法的概念 是一种基于拓扑理论的数学形 态学的分割方法。 基本思想： 图像 测地学上的拓扑地貌。 图像像素的灰度值 该点的海拔高度。 图像中每一个局部极小值及其影响区域 集水盆 基于形态学分水岭的分割基于形态学分水岭的分割 3种主要概念的分割方法： (a)间断的检测； (b)门限处理； (c)区域处理； 基于形态学分水岭的分割（解释）基于形态学分水岭的分割（解释） 考虑三类点： (a)属于局部性最小值的点 (b)当一滴水放在某点的位置上的时候，水一定会下 落到一个单一的最小值点 (c)当水处在某个点的位置上时，水会等概率地流向 不止一个
2、这样的最小值点。 满足条件(b)的 点的集合称为这 个最小值的“汇 水盆地”或“分水 岭”。 满足条件(c)的点 的集合组成地形 表面的峰线，术 语称做“分割线” 或“分水线”。 基于形态学分水岭的分割（解释）基于形态学分水岭的分割（解释） 这些概念的分割算法的主要目标是找出分水线. 基本思想：在每个区域最小值的位置上打一个洞 并且让水以均匀的上升速率从洞中涌出，从低到 高淹没整个地形。 当处在不同的汇聚盆地中的水将要聚合在 一起时，修建的大坝将阻止聚合。水将只 能到达大坝的顶部处于水线之上的程度。 大坝的边界对应于分 水岭的分割线。 它们是由分水岭算 法提取出来的连续 的边界线。 a)一个简
3、单的灰度级 图像 b) 地形图。其“山峰 ”的高度与输入图像 的灰度级值成比例 c)水淹没的第一个阶 段（浅灰色） d)水在第一积水盆地 中上升 a) c) b) d) e)水在第一和第二积 水盆地中上升 f）水从左边的盆地溢 到右边的盆地 g）两个汇水盆地间显 示出长“坝” h)叠加到原图上的一 个像素宽的深色路径 分水线组成一条连通 的路径，由此给出了 区域之间的连续的边 界。 e）f） g）h） 分水岭分割的本质分水岭分割的本质 分水岭分割法的主要应用是从背景中提取 近乎一致(类似水滴的)的对象。 那些在灰度级上变化较小的区域的梯度值 也较小。 我们经常可以见到分水岭分割方法与图像 的梯
4、度有更大的关系。 汇水盆地的局部最小值 关注的对象的小的梯度值 联 系 显示原图和三维图的显示原图和三维图的matlabmatlab算法算法 实 例 原图 三维显示图 方法一方法一matlabmatlab算法算法 方法方法1 1：一般分水岭：一般分水岭分割分割 原图 二值图 分水岭脊线图 从结果可以看出存 在过分割问题 方法二的方法二的MatlabMatlab算法算法 方法二：使用梯度的两次分水岭分割，方法二：使用梯度的两次分水岭分割， 可以看出还 存在过分割 问题 方法三的方法三的matlabmatlab算法算法 方法三：进行三次分水岭的算法方法三：进行三次分水岭的算法 原图 梯度幅值 图像 局部极小图 像 局部极小值图像 叠加到原图 优化梯度幅值图 像 脊线图叠加到 原图 分割效果好 谢谢 MATLAB演示
