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1、 天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二一二 年 六 月天津职业技术师范大学本科生毕业设计基于灰度图像的阈值分割改进方法Based on gray image threshold segmentation method improvement专业班级：学生姓名：指导教师：系 别：2012年6月摘 要通常人们只对图像的某个部位感兴趣，为了能够把感兴趣的部分提取出来，就得对图像进行分割。图像分割就是把图像分成一些具有不同特征而有意义的区域，以便进一步的图像分析和理
2、解。图像增强就是突出人们感兴趣有用的部分，或者是改善图像的质量，使它尽可能的逼近原图像。本论文分析了传统的灰度阈值图像分割，即双峰法、迭代法和最大类间方差法在细节部分分割上的缺点，然后，结合图像增强中的微分梯度，对原有图像的细节进行锐化增强，然后在使用这三种方法进行分割，得到的分割结果和传统的分割方法得到的结果进行比较，该方法确实达到了改善分割后图像细节的效果。该方法在matlab2008环境下进行了实现，实验结果表明，与传统的阈值分割方法相比，本文的方法不仅克服了传统阈值分割方法的不足，而且还对复杂灰度图像的细节部分具有较好的分割效果，为图像分割方法的改进提供了技术支持。关键词：图像分割；图
3、像增强；阈值；梯度ABSTRACTUsually people just to certain parts of the image is interested in, in order to be able to put the interested in part of the extracted, have to the image segmentation. Image segmentation is the image into some different characteristics with meaningful area, in order to further the i
4、mage analysis and understanding. Image enhancement is prominent people interested in part of the useful, or improve the quality of the image is, make it as far as possible the original image approximation. This paper analyzes the traditional gray image segmentation threshold value, namely the petron
5、as twin method, and the most categories iteration method in details the variance between segmentation defects, and then, combined with the image enhancement of differential gradient for the original image details to sharpen enhancement, and then use this three methods segmentation, get segmentation
6、results and the traditional method of get results were compared, the algorithm does to improve segmentation image details after the effect. This algorithm in matlab2008 environment the realization, the experimental results show that, with the traditional threshold segmentation method than the, this
7、algorithm can not only overcome traditional threshold segmentation method is insufficient, and also to the details of the complex gray image has good segmentation effect, for the improvement of the method of image segmentation provide the technical support.Key Words：Image segmentation；image enhancem
8、ent；threshold；gradient目 录1引 言11.1图像分割概述11.2图像分割的特征11.3图像分割的发展及现状11.4研究背景与意义22.数字图像处理的发展概述32.1数字图像处理常用的方法32.2数字图像处理的目的42.3数字图像处理的主要内容42.4数字图像处理应用的工具53.图像分割的主要方法63.1基于区域的分割方法63.2基于边缘的分割方法63.3基于聚类分析的图像分割方法73.4基于小波变换的分割方法73.5基于神经网络的分割方法83.6 基于模糊集理论的分割方法84.基于灰度图像的阈值分割方法94.1.设计流程图94.2双峰法图像分割94.3 迭代法114.4最
9、大类间方差法图像分割134.5小结155. 基于图像增强的分割改进算法165.1具体算法165.2 双峰法分割175.3 迭代法分割185.4最大类间方差法分割185.5小结（1）195.6 重复实验步骤195.7小结（2）20结 论21参考文献22致 谢241引 言1.1图像分割概述图像分割就是将图像按照人们的意愿分成许多个区域，使这些区域具有不重叠的特性或者该区域具有实际意义或是几个区域的图像特征相差不大。图像分割使得人们分离出目标区域，同时人们可以对图像的特征进行提取或者是对目标的一些参数进行一些简单的测量，为人们进行更深入的图像研究提供了基础。图像分割是图像处理的一个重要步骤，在人们进
10、行图像处理研究的初期就已经受到人们的高度重视。经过几十年的发展，到目前为此，人们已经提出了很多种分割方法。尽管图像分割的方法和种类有很多，却没有唯一的标准的分割方法。有些分割运算可直接应用于任何图像，而另一些只能适用于特殊类别的图像。许多不同种类的图像或景物都可作为待分割的图像数据，不同类型的图像，已经有相对应的分割方法对其分割，同时，某些分割方法也只是适合于某些特殊类型的图像分割。分割结果的好坏需要根据具体的场合及要求衡量。图像分割是从图像处理到图像分析的关键步骤，可以说，图像分割结果的好坏直接影响对图像的理解。1.2图像分割的特征（1）分割出来的各区域对某种性质例如灰度，纹理而言具有相似性
11、，区域内部是连通的且没有过多小孔；（2）区域边界是明确的；（3）相邻区域对分割所依据的性质有明显的差异。（4）基于亮度值的两个基本特性之一: 跳跃性不连续性和相似性.第1类性质的应用途径是基于亮度的跳跃（不连续）变化分割图像,比如图像的边缘. 第2类的主要应用途径是依据事先制定的准则将图像分割为相似的区域、门限(阈值)处理、区域生长、区域分离和聚合都是这类方法的实例。1.3图像分割的发展及现状分割问题的主要困难在于图像数据的模糊和噪声的干扰。前面已经提到，到目前为止，还没有一种或者几种完善的分割方法，可以使按照人们的意愿准确无误的分割任何一种图像。实际图像中景物情况各异，具体问题具体分析，需要
12、根据实际情况选择适合的方法。分割结果的好坏或者正确与否，目前还没有一个统一的评价判断准则，分割的好坏必须从分割的效果和实际应用场景来判断。不过在人类研究图像的历史中，还是积累了许多经典的图像分割方法。虽然这些分割方法不适合所有类型的图像分割，但是这些方法却是图像分割方法进一步发展的基础。事实上，现代一些分割算法恰恰是从经典的分割方法衍生出来的。早期的图像研究中，图像的分割方法主要可以分为两大类。一类是边界方法，这种方法的假设是图像分割结果的某个子区域在原来的图像中一定会有边缘存在；一类是区域方法，这种方法的假设是图像分割结果的子区域一定会有相同的性质，而不同区域的像素没有共同的性质。这两种方法
13、都有缺点和优点，有的学者也试图把两者结合起来进行图像分割，随着计算机处理能力的提高，很多方法不断涌现，如基于彩色分量分割、模糊集、纹理图像分割。所使用的教学工具和实验手段也是不断的扩展，从时域信号到频域信号处理，近来小波变换也应用在图像分割当中。1.4研究背景与意义数字图像处理的基础是图像分割，图像分割同时也是进行计算机自动识别和人工智能的桥梁，长期以来图像分割一直都是数字图像处理领域的一个经典难题。经典的图像分割算法，诸如：直方图分割与阈值分割的方法具有实现简单、计算量小、性能较稳定等特点。通常，它们是利用图像的灰度直方图的分布特征,找出灰度直方图分布的两波峰之间的波谷，选定恰当的阈值将图像
14、分割开，然而这种分割方法依赖于图像灰度的分布，对灰度分布不呈双峰特征或复杂背景的图像,这种方法往往会造成错误，并且有些细节不能很好的显示出来。所以论文提出了一种改进方法图像增强的分割改进方法，通过图像增强中的微分梯度，对原有图像的细节进行锐化增强，从而达到改善分割后图像细节的效果。这对我们使用灰度阈值分割方法分割图像提供了技术支持，并且能很好地克服灰度阈值分割方法的缺点。2.数字图像处理的发展概述数字图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的图像处理的目的是改善图
15、像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室（JPL）。他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进行处理，并考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，获得了巨大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了非凡的成果，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。2.1数字图像处理常用的方法（1）图像变换：由于图像阵列很大，直接在空间域中进行处理，涉及计算量很大。因此，往往采用各种图像变换的方法，如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等间接处理技术，将空间域的处理转换为变换域处理，不仅可减少计算量，而且可获得更有效的处理。目前新兴研究的小波变换在时域和
