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一种改进的基于分水岭的图像分割算法凌财进;曾婷;张超;黑霞丽【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2016(24)6【摘要】针对分水岭算法过分割现象，提出一种综合分水岭算法、中值过滤算法和归一化割算法的改进算法；该算法首先应用改进型的中值过滤算法对图像进行适当的除噪；然后通过分水岭变换对图像进行了初步分割，最后使用归一化割算法进行图像精度分割；算法集合了分水岭算法、中值过滤算法及归一化割算法的优点，既较好地解决了分水岭算法中过度分割的问题，又降低了归一化割算法的时间复杂度；实验结果表明该算法是一种切实可行的图像分割方法。
%In order to overcome the shortcoming in over-segmentation of traditional watershed algorithm,this paper presented an im-proved image segmentation method,which is having performance advantage of watershed,median filter and normalized cuts.Firstly,an im-proved median filter is applied to reduce the image noise.Secondly,watershed transform is used to pre-segmentation.Finally,normalized cuts is employed to deal with detail segmentation.Segmentation experiments show that this method which contains good performance of the three steps,can not only effectively avoid the over-segmentation of watershed,but also reduce the time complexity of normalized cuts.【总页数】4页(P214-217)【作者】凌财进;曾婷;张超;黑霞丽【作者单位】河源职业技术学院电子信息工程学院，广东河源 517000; 美国特拉华州立大学工程学院，美国特拉华19904;河源职业技术学院电子信息工程学院，广东河源 517000;美国特拉华州立大学工程学院，美国特拉华 19904;美国特拉华州立大学工程学院，美国特拉华 19904【正文语种】中文【中图分类】TP391.41【相关文献】1.一种改进的分水岭图像分割算法 [J], 张晓燕;刘振霞;朱子健2.一种改进的桥梁图像分水岭分割算法 [J], 李强强;黎蔚3.一种改进的医学图像分水岭分割算法 [J], 陈家新;王纪刚4.一种改进的分水岭图像分割算法研究 [J], 王平根;刘清5.基于一种局部图像增强和改进分水岭的舌体分割算法 [J], 梁淑芬;陈琛;冯跃;林卓胜;李周姿因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
图像处理中的图像分割算法改进方法图像分割是图像处理领域中的重要任务，它旨在将一幅图像划分为一组具有相似特征的区域。
对图像进行有效的分割可以提取出感兴趣的目标，并为后续的图像分析和理解提供基础。
然而，由于图像中存在复杂的噪声、背景干扰以及目标形状和大小的差异，图像分割任务一直面临着挑战。
为了进一步提高图像分割的性能，研究人员提出了许多改进方法。
本文将介绍几种常见的图像分割算法改进方法，并讨论它们的原理和优缺点。
一、区域生长算法区域生长算法是一种基于类似区域像素特征的图像分割方法。
该算法从一组种子点出发，逐步生长和合并具有相似特征的像素。
该方法的主要优点是对不同大小、形状和纹理的目标具有较好的适应性。
然而，传统的区域生长算法容易受到噪声和纹理差异的影响，导致分割结果不准确。
为了改进该方法，研究人员提出了以下几种改进方法：1.多特征融合：将像素的多个特征（如颜色、纹理、梯度等）融合起来进行区域生长。
通过融合不同特征，可以减轻单一特征带来的误差，提高分割的准确性。
2.自适应阈值选择：传统的区域生长算法中，阈值通常是手动设置的，无法适应不同图像的特点。
采用自适应的阈值选择方法，可以根据图像的特征动态地选择合适的阈值，从而提高分割的鲁棒性。
3.分层分割策略：将图像分割任务分为多个层次，通过逐层分割和合并来获取更精确的结果。
这种策略可以提高分割的效率和准确性，并适用于大规模图像的处理。
二、基于深度学习的图像分割算法随着深度学习的快速发展，基于深度学习的图像分割算法在近年来取得了巨大的成功。
深度学习模型能够学习到图像的高级特征表示，从而提高分割的准确性和鲁棒性。
以下是几种常见的基于深度学习的图像分割算法：1.卷积神经网络（CNN）：CNN是一种常用于图像分割的深度学习模型。
通过多层卷积和池化操作，CNN可以学习到图像的局部和全局特征，从而实现像素级别的分割。
然而，传统的CNN在处理细节和形状复杂的目标时存在一定的困难，因此研究人员提出了一些改进的网络结构。
改进的分水岭分割算法在遥感图像分割中的应用
顿德光; 张绍良
【期刊名称】《《企业技术开发（学术版）》》
【年(卷),期】2010(029)011
【摘要】为了解决分水岭算法造成的过度分割及二值化阈值选择问题,文章提出了一种新的算法。
首先利用数学形态学算法对图像进行增强处理,接着用Sobel算子计算获得梯度图像并设置一阈值,然后合并小于一定面积的区域后进行分水岭分割,最后根据阈值选择算法选取分割阈值,在此基础上二值化得到感兴趣目标。
实验结果表明,该方法能很好的抑制过度分割,快速的获取感兴趣目标。
【总页数】2页(P4-5)
【作者】顿德光; 张绍良
【作者单位】中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州 221008
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.改进的分水岭分割算法在图像分割中的应用 [J], 刘洲峰;徐庆伟;李春雷
2.数学形态学流域分割算法在遥感影像水系图图像分割中的应用 [J], 张明明;刘修国
3.改进的分水岭算法在医学图像分割中的应用 [J], 范群贞;吴浩;林真
4.改进的分水岭算法在粘连图像分割中的应用 [J], 张文飞;韩建海;郭冰菁;李向攀;刘赛赛
5.改进分水岭算法在X线乳腺癌图像分割中的应用研究 [J], 张玲;顾楚华;傅华成;宋宗根;吴江;张英俊
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一种基于改进分水岭算法的图像分割方法
徐伟;王希常;郑志宽
【期刊名称】《计算机技术与发展》
【年(卷),期】2008(18)12
【摘要】使用分水岭方法对图像进行分割引起了人们的重视,但是在图像分割中,分水岭变换使用的是梯度图像,容易造成过度分割.因此首先对原始图像进行平滑,将平滑后的图像使用分水岭变换,同一标号的像素属于同一贮水盆地,而将距不同贮水盆地距离相等的像素标为分水岭点,这样就得到了图像的初始分割结果;最后应用灰度齐次性准则和边界强度准则进行区域的融合,从而解决了过度分割问题.实验结果表明,该方法得到了精确的、有意义的分割结果.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】徐伟;王希常;郑志宽
【作者单位】山东师范大学管经学院,山东,济南,250014;山东师范大学管经学院,山东,济南,250014;山东师范大学管经学院,山东,济南,250014
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.一种改进分水岭算法的浮选泡沫图像分割方法 [J], 杨洁明;杨丹丹
2.一种基于形态学分水岭算法的图像分割改进算法 [J], 毕浩宇;李燕
3.基于改进的分水岭算法图像分割方法研究 [J], 徐奕奕;刘智琦;刘琦
4.一种基于小波和分水岭算法的图像分割方法 [J], 王鑫;罗斌;宁晨
5.一种基于混合方法的彩色图像分割算法*----结合分水岭算法、种子区域生长和区域合并的混合方法 [J], 徐国雄;王海娜;胡进贤;王立强;卜应敏;;;;;
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图像处理中的标记分水岭分割算法如果图像中的目标物体是连接在一起的，则分割起来会更困难，分水岭分割算法经常用于处理这类问题，通常会取得比较好的效果。
分水岭分割算法把图像看成一幅“地形图”，其中亮度比较强的区域像素值较大，而比较暗的区域像素值较小，通过寻找“汇水盆地”和“分水岭界限”，对图像进行分割。
直接应用分水岭分割算法的效果往往并不好，如果在图像中对前景对象和背景对象进行标注区别，再应用分水岭算法会取得较好的分割效果。
有很多图像处理工具箱函数可以用到，如fspecial、imfilter、watershed、lable2rgb、imopen、imclose、imreconstruct、imcomplement、imregionalmax、bwareaopen、graythresh、和imimposemin函数等。
下面进行一个例子，步骤如下。
1、读取图像并求其边界，代码如下。
rgb = imread('pears.png');%读取原图像I = rgb2gray(rgb);%转化为灰度图像figure; subplot(121)%显示灰度图像imshow(I)text(732,501,'Image courtesy of Corel',...'FontSize',7,'HorizontalAlignment','right')hy = fspecial('sobel');%sobel算子hx = hy';Iy = imfilter(double(I), hy, 'replicate');%滤波求Y方向边缘Ix = imfilter(double(I), hx, 'replicate');%滤波求X方向边缘gradmag = sqrt(Ix.^2 + Iy.^2);%求模subplot(122); imshow(gradmag,[]), %显示梯度title('Gradient magnitude (gradmag)')在这一步骤中，首先读取一套真彩色图像，然后把真色图像转化为灰度图像，结果如图所示：Gradient magnitude (gradmag)Image courtesy of Corel图1原图和梯度图像使用sobel边缘算子对图像进行水平和垂直方向的滤波，然后求取模值，sobel算子滤波后的图像在边缘处会显示比较大的值，在没有边界处的值会很小，如上图右图所示。
分水岭分割算法及其基本步骤
宝子，今天咱来唠唠分水岭分割算法哈。
分水岭分割算法呢，就像是在一幅图像的“地形”上找分界线。
想象一下图像的灰度值就像地形的高度，灰度高的地方像山峰，灰度低的地方像山谷。
这个算法的目标呀，就是找到那些把不同“区域”分开的“分水岭”。
比如说一幅有多个物体的图像，它能把每个物体所在的区域分开来。
那它的基本步骤大概是这样滴。
先得把图像看成是一个拓扑地貌。
这就好比把图像变成了一个有山有谷的小世界。
然后呢，要确定一些“种子点”，这些种子点就像是每个区域的起始点。
比如说，你想把图像里的一个圆形物体和周围分开，就在圆形物体内部选个点当种子点。
接着呀，从这些种子点开始，像水从源头往外流一样，根据图像的灰度信息往外扩展。
灰度变化平缓的地方就容易被包含进来，而灰度变化突然的地方，就像是遇到了悬崖或者堤坝，就成了可能的分界线。
在这个过程中呢，算法会不断判断哪些区域该合并，哪些该分开。
就像你在整理东西，把同类的放在一起，不同类的分开。
最后呢，就形成了分割后的各个区域啦。
这个算法可有趣了，就像是在图像的小世界里当一个规划师，给每个物体或者区域划分地盘呢。
不过它也有小缺点哦，有时候可能会对噪声比较敏感，就像你在一个有点乱的地方划分区域，那些小干扰就可能让划分不那么准确啦。
但总体来说，在图像分割领域，分水岭分割算法还是很厉害的一个小能手哦。
。
改进的分水岭算法在医学图像分割中的应用张利红;梁英波;吴定允【期刊名称】《电视技术》【年(卷),期】2013(37)9【摘要】针对传统分水岭算法对噪声敏感和易于产生过分割的问题,提出了一种将同态滤波增强与控制标记符分水岭相结合的分割策略.该方法先进行同态滤波增强预处理,再采用改进控制标记符的分水岭分割算法进行分割.仿真实验表明,提出的算法很好地抑制了过分割,实现了有意义的医学图像区域分割,同时还具有较强的区域轮廓定位能力,不需要再进行后续的合并处理,算法简单,并且能够适应医学图像分类与信息提取的需求.%Aimed at resolving the problems of sensitivity to noise and over-segmentation existing in traditional watershed algorithm,an image segmentation strategy on the combination of homomorphic filter and marker controlled watershed is proposed.Firstly,the big structural elements and small structure elements with respective advantage multi-scale morphology edge detection abate over-segmentation areused.Secondly,the fuzzy enhancement is used to make original medical image of the edge of degree to get enhancement.Finally,the image is segmented with a marker-based watershed algorithm.Simulation experiments show that the algorithm is useful for the reduction of over segmentation and can be applied to the segmentation of digital medical images,does not need to carry on the following mergerprocessing.Segmentation algorithm is simple,and has the characteristics ofmultiple scales,thus is quite qualified for classification and information extraction of medical sensed imagery.【总页数】3页(P196-197,213)【作者】张利红;梁英波;吴定允【作者单位】周口师范学院物理与电子工程系,河南周口466001;周口师范学院物理与电子工程系,河南周口466001;周口师范学院物理与电子工程系,河南周口466001【正文语种】中文【中图分类】TN919.81【相关文献】1.分水岭算法在医学图像分割中的改进方法研究 [J], 纪凤仙2.改进分水岭算法在医学图像分割中的应用 [J], 吴定允;张利红3.一种改进的分水岭算法在医学图像分割中的应用研究 [J], 贺振华;黄英;刘林4.改进多尺度分水岭算法在医学图像分割中的应用研究 [J], 吴昊;刘正熙;罗以宁;杨勇5.改进的分水岭算法在医学图像分割中的应用 [J], 范群贞;吴浩;林真因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于分水岭算法的图像分割基于分水岭算法的图像分割是一种经典的计算机视觉技术，它可以将图像中的目标物体从背景中分离出来，从而实现图像的语义分析、目标识别和图像处理等任务。
本文将详细介绍基于分水岭算法的图像分割原理、步骤和应用，并对其优缺点进行分析，最后展望其未来的发展趋势。
一、分水岭算法原理1.预处理：对图像进行预处理，包括去噪、平滑和二值化等操作，以便更好地识别目标物体。
2.计算梯度：计算图像的梯度，即图像中每个像素点的亮度变化情况，用于确定水流的方向。
3.寻找种子点：通过对梯度图像进行阈值分割，找到图像中的高梯度区域，这些区域将作为分水岭的种子点。
4.标记区域：从种子点开始，利用水流的流动路径，逐渐将图像分割为不同的区域，直到所有像素点都被标记。
5.消除过度分割：由于分水岭算法容易产生过度分割的问题，需要通过合并相邻的区域来消除过度分割。
二、基于分水岭算法的图像分割步骤1.图像预处理：对输入图像进行预处理，包括噪声去除、平滑和亮度调整等操作，以提高图像的质量。
2.计算梯度图像：通过对预处理后的图像计算梯度，得到图像中每个像素点的亮度变化情况，用于确定水流的方向。
3.寻找种子点：通过对梯度图像进行阈值分割，找到图像中的高梯度区域，这些区域将作为分水岭的种子点。
4.标记区域：从种子点开始，利用水流的流动路径，逐渐将图像分割为不同的区域，直到所有像素点都被标记。
5.消除过度分割：由于分水岭算法容易产生过度分割的问题，需要通过合并相邻的区域来消除过度分割。
6.后处理：对分割结果进行后处理，包括边界提取、目标融合和去除小区域等操作，以获得更准确的分割结果。
三、基于分水岭算法的图像分割应用1.图像语义分割：将图像中的每个像素点分配给不同的语义类别，用于图像理解、目标识别和自动驾驶等任务。
2.医学图像分割：在医学图像中，基于分水岭算法的图像分割可以用于识别和分离出不同的组织结构，如肿瘤、血管和器官等，从而帮助医生进行病灶检测和诊断。
基于改进分水岭算法的图像分割算法邱瑞;祝日星;许宏科【期刊名称】《吉林大学学报（理学版）》【年(卷),期】2017(055)003【摘要】针对传统分水岭图像分割算法存在的对噪声敏感、误分割率高等缺陷,提出一种基于改进分水岭算法的图像分割方法,以获得更理想的图像分割结果.首先对原始图像进行滤波预处理,消除噪声对图像分割的干扰,保护分割目标的边缘信息;然后对图像进行变换处理以增强图像对比度,并在此基础上采用分水岭算法分割图像;最后采用多种类型图像在MATLAB2014平台上进行仿真测试.仿真测试结果表明,该方法避免了噪声对图像分割结果的影响,能获得更理想的图像分割效果,且分割精度和效率明显优于其他图像分割方法.%Aiming at the shortcomings of the traditional watershed segmentation algorithm,such as noise sensitivity and high rate of false segmentation,we proposed a novel image segmentation method based on improved watershed algorithm in order to obtain better image segmentation result.Firstly, the original image was filtered to eliminate the interference of noise to image segmentation,and the edge information of target was effectively protected.Secondly,image was transformed to enhance contrast of the image,and then image was segmented by watershed algorithm.Finally,several types of images were tested on the MATLAB2014 platform.Simulation results show that the proposed method can avoid effect of noise on image segmentation results, and can obtain better image segmentation results,moreover,thesegmentation accuracy and efficiency are better than other image segmentation methods.【总页数】6页(P629-634)【作者】邱瑞;祝日星;许宏科【作者单位】长安大学理学院,西安 710064;长安大学电子与控制工程学院,西安710064;长安大学电子与控制工程学院,西安 710064【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.分水岭算法和基于MRF的层次聚类相结合的混合无监督图像分割算法 [J], 张鲲;王士同2.一种基于混合方法的彩色图像分割算法*----结合分水岭算法、种子区域生长和区域合并的混合方法 [J], 徐国雄;王海娜;胡进贤;王立强;卜应敏;;;;;3.基于改进分水岭算法的岩屑扫描图像粒径分析新方法 [J], 戴宗;罗东红;谢明英;唐放;李海龙;涂志勇;王晨晨;陈强4.基于改进FAST与分水岭算法的颗粒图像分割 [J], 郭观凯;刘伟;余玲玲;许浩文;王文静5.基于改进分水岭算法的粘连车辆图像分割 [J], 张鸿阳; 韩建峰; 张妍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种改进的分水岭图像分割算法
张晓燕;刘振霞;朱子健
【期刊名称】《空军工程大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(011)006
【摘要】针对分水岭图像分割算法普遍存在受噪声影响大和过分割的问题,提出了一种基于梯度修正和相邻区域边缘强度合并的改进分水岭图像分割算法.首先对图像采用形态学开闭重建滤波,消除噪声对图像的干扰;其次,使用多尺度算子计算形态梯度,充分利用大结构元素和小结构元素的各自优点,获得更准确的形态学梯度;再用粘性形态学运算对梯度图像修正,有效去除产生过分割的局部极小梯度值;分水岭变换后,定义出相邻区域的边缘强度值,并基于相邻区域边缘强度合并过分割区域,进一步消除图像过分割,改进分割效果.实验表明:该方法不仅能够有效地去除图像噪声干扰,而且能够消除过分割区域,同时还具有较强的区域轮廓定位能力,有效提高了图像分割效果.
【总页数】5页(P56-59,84)
【作者】张晓燕;刘振霞;朱子健
【作者单位】空军工程大学,电讯工程学院,陕西,西安,710077;空军工程大学,电讯工程学院,陕西,西安,710077;空军工程大学,电讯工程学院,陕西,西安,710077
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.4
【相关文献】
1.一种改进的桥梁图像分水岭分割算法 [J], 李强强;黎蔚
2.一种改进的医学图像分水岭分割算法 [J], 陈家新;王纪刚
3.一种改进的基于分水岭的图像分割算法 [J], 凌财进;曾婷;张超;黑霞丽
4.一种改进的分水岭图像分割算法研究 [J], 王平根;刘清
5.基于一种局部图像增强和改进分水岭的舌体分割算法 [J], 梁淑芬;陈琛;冯跃;林卓胜;李周姿
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２００７年第１２期福建电脑
改进的利用门限的分水岭图像分割算法李洪军，王继成（同济大学计算机系上海２０１８０４）
【摘要】：分水岭变换的一些优秀的性质使它在许多不同的图像分割应用中非常常用：它简单并且具有直观性，可以并行实现，并且总是产生完整的图像轮廓。然而，它仍然有许多缺点（过度分割，对噪声敏感，难于检查出细结构物体或者低信噪比的结构）。本文提出一种改进的使用门限的分水岭算法来在不同程度上克服分水岭的这些缺陷。我们把该算法应用在三
类图片上，一种具有复杂结构，一种具有低对比度，一种有低的信噪比。本文展示了该算法的分割结果，展示了该算法在这几类图片上出色表现。
【关键词】：图像分割，过度分割，基于沉浸的分水岭算法，标记的分水岭算法
１．前言１．１分水岭变换分水岭变换是一种流行的图像分割方法，它来自数学形态学领域［１］。我们把灰度图象看作地形表面，让每一点的像素值代表这点的高度。然后考虑雨水降落到该地表，随着水位不断上升，水会从不同的局部最小点形成汇水盆，而分水岭就是阻挡这些汇水盆相互融合的堤坝。一般情况下，分水岭变换计算的是原始图片的梯度图，这样这些分水岭就正好位于梯度变化大的那些点上。分水岭变换由于它以下的优点被用在图像处理的许多领域：直观，快速并且可以并行计算，总是产生完整的边界，这样就避免了边界连接的后处理。而且，不少研究人员把分水岭嵌入到多尺度框架中［２］。但是分水岭算法还是有一些致命的缺点，下面列出了最重要的几点［２］。过度分割。由于大部分图像的梯度图都有许许多多的局部最小，所以分水岭变换的结果是无数的小区域边界，这样的结果毫无意义。通常的解决办法是是使用标记的图片来减少局部最小的数量，即使用带标记的分水岭变换［３］。对噪声的敏感。局部的一些改变会引起分割结果的明显改变，强烈的噪声有时候使得分水岭变换无法找出真正的边界。其中的一个解决办法是使用各向异性的滤波器。难以准确检测出低对比度的边界。由于对比度低所以使得信噪比高。所以由于前一个原因，对这种图片分水岭变换仍然无法很好的工作。一般的办法仍然是使用带标记的分水岭变换。而Ｖ．Ｇｒａｕ提出使用基于ＭＲＦ的分水岭变换对核磁共振脑灰白质的分割效果更好。即使是这样，在医学图像分割中，比起近年来兴起的ｓｎａｋｅｍｏｄｅｌｓ和ｌｅｖｅｌｓｅｔ方法，分水岭变换由于分水线总是位于梯度变换最剧烈的地方，并且总是产生完整的边界，从而在对比度低的图像分割中显示出了无可比拟的优势。这使得让分水岭变换能更好的工作是非常有意义的。１．２本文所做的工作概览我们提出一种改进的分水岭算法，它极大程度上改善了分水岭变换的表现。第２部分给出了算法。２．１部分给出了分水岭变换的定义，２．２部分给出标记分水岭变换的算法描述，２．３部分给出了我们改进的算法描述。第３部分给出我们的分割结果和其他分割方法的分割结果。３．１部分给出了低对比度的图像的分割结果。我们的分割结果明显优于直接的分水岭分割结果。并且与常用的带标记的分水岭算法分割结果做了比较。３．２部分给出了对于复杂结构的分割结果，我们的分割结果与带标记的分水岭变换的比较。３．３部分给出了对于低信噪比的图像分割结果，并且与经过去噪后的分割结果进行了比较，显示出该算法对噪声的稳定性。第４部分给出了结论和展望。２．算法２．１离散图像的分水岭变换的定义及算法描述２．１．１离散图像的分水岭变换的定义对于分水岭变换，目前存在着几种定义，文献［４］对这些定义进行了归纳，整理。我们这里所采用的定义是基于沉浸的分水岭变换（ｗａｔｅｒｓｈｅｄｂｙｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）
。
令ｆ：Ｄ＇Ｎ是一幅灰度图象，它的最大和最小灰度值为ｈ＿ｍａｘ和ｈ＿ｍｉｎ。定义一个从ｈ＿ｍｉｎ到ｈ＿ｍａｘ的水位ｈ不断递增的递归过程。在这个过程中每个与不同的局部最小相关的汇水盆地都不断扩展。定义Ｘ（ｈ）记做在水位ｈ时候汇水盆地的集合的并。在ｈ＋１层，一个连通分量Ｔ（ｈ＋１）或者是一个新的局部最小，或者是一个已经存在的Ｘ（ｈ）中的一个盆地的扩展。对于后
者，按邻接关系计算高度为ｈ＋１的每一个点与各汇水盆地的距离。如果一个点与两个个以上的盆地等距离，则它不属于任何盆地，否则它属于与它距离最近的盆地。这样从而产生新的
Ｘ（ｈ＋
１）。把在高度ｈ出现的局部最小记作ＭＩＮ（ｈ）。把Ｙ（ｈ＋１，Ｘ（ｈ））记作
高度为ｈ＋１同时属于Ｘ（ｈ）的点的集合。
定义２．１（基于沉浸的分水岭变换）
分水岭变换［５］Ｗｓｈｅｄ（ｆ）就是Ｘ（ｈ＿ｍａｘ）的补集：
２．１．２分水岭算法直观描述整个算法模拟水平面从最低的地理高度逐渐沉浸到最高的地理高度。这时水会逐渐从各个局部最小中涌出，形成不同的汇
水盆地。随着水位不断升高，当两个不同的汇水盆地将融合时，
我们使用堤坝把两个盆地分开。这个堤坝足够高，即使水位到最高也无法使相邻的盆地的水汇合。当水位涨到最高时，将完全沉
浸地表，这时候那些堤坝就是产生的轮廓线。
２．２带标记的分水岭算法描述引入标记是为了控制过度分割。一个标记是属于一副图像的连通分量。我们需要找到有与重要对象相联系得内部标记，同时也要找到与背景相联系得外部标记。取得内部标记和外部标记，就可以使用ｉｍｐｏｓｉｔｉｏｎ技术［５］使梯度图像的局部最小只在这
些标记的地方出现。这样所有的局部最小，即汇水盆地的个数就都是已知的。这时再使用分水岭变换，这样就可以避免过度分割。
２．３本文提出的改进的分水岭算法描述过度分割是由于过多的局部最小而造成。带标记的分水岭算法是用预处理的办法来控制汇水盆地的数量。而本文中的算法则在算法进行的同时，通过融合一些小的，不值得考虑的汇水
盆地，从而来控制盆地的数量。当两个盆地即将连通时，标准的分水岭算法就会在他们之间修堤坝来阻挡汇水盆地的相连通。
而本文的算法则要进行判断。我们只认为储水量达到一定程度，
并且高度达到一定高度的盆地才是我们所要的盆地。不符合这种要求的盆地我们把他们融合给与其相邻的最大的盆地。我们
７７２００７年第１２期福建电脑
用两个参数ｗＦａｃｔｏｒ，ｈＦａｃｔｏｒ来决定一个盆地是否应该被融合。
这两个参数取值都在０－１之间。只有大于ｗＦａｃｔｏｒ＊ＦｕｌｌＦｌｏｏｄ并且高度大于ｈＦａｃｔｏｒ＊（ｈ＿ｍａｘ－ｈ＿ｍｉｎ）的盆地才是一个不可以被融合的盆地。其中，ＦｕｌｌＦｌｏｏｄ是当水位达到ｈ＿ｍａｘ时整个地表存储
的水量。而ｈ＿ｍａｘ－ｈ＿ｍｉｎ就是这个地形的最大深度。而汇水盆地深度按照如下公式进行计算：ＤｅｅｐＢａｓｉｎ＝ｈ－Ｂａｓｉｎ＿ｍｉｎ。ｈ是当
前的水位高度，而Ｂａｓｉｎ＿ｍｉｎ是该汇水盆地的最低点。而在水位为ｈ时，汇水盆地ｍ的储水量计算公式为：
其中，Ｑｕａｎｔｉｔｙｍ（ｉ）是标记为ｍ的盆地，在水位为ｉ时，该盆地在地表的垂直投影的面积。在离散情况下，就是在ｉ水位时，
组成该盆地的所有像素的个数。当ｗＦａｃｔｏｒ和ｈＦａｃｔｏｒ都取０值时，该算法退化为标准的基于沉浸的分水岭变换。
３．分割结果及比较３．１低对比度图像的分割
图１低对比度的图像分割图１左上角的是原始图片是一个电泳现象图，来自文献［３］
，
右上角为标准的分水岭分割结果，左下角的图片为本文提出的算法分割结果，其中白线代表分割结果。右下角为文献［３］中代标记的分水岭算法分割结果。相比较而言，我们提出的算法和文献［３］中的算法结果不相上下，都明显优于标准的分水岭分割结果。
该实验ｗＦｃａｔｅｒ＝０．０４，ｈＦａｃｔｏｒ＝０．３５
。
３．２含有复杂结构图片的分割
ｓ图２含有复杂结构图片的分割图２中，第一张图片是一张经过预处理的肩部的ＣＴ扫描图像。预处理部分使用线性变换使骨组织具有最佳的对比度，并且使得几乎所有的软组织部分变成背景黑色。第二张图片是用ｍａｔｌａｂ７．１使用带标记的分水岭算法分割的得到的最好结果。第三张图像是本文算法的分割结果。注意对比两张图图左上部的一个象台湾岛形状的骨组织分割结果，我们的结果显示出应有的内外轮廓，而ｍａｔｌａｂ做出的结果只显示出一个轮廓，显得不那
么合理。而从图像中上部的胸椎的分割结果来看，我们的结果显得更加完整。最后注意一下贯通图片底部的一道明亮弧线，虽然
这不属于骨组织，但是对比一下我们会发现，我们得到该弧线完
整的上下两个轮廓，而第二张图片仅仅得到一条线。该实验中
ｗＦａｃｔｏｒ＝０．０００００５，ｈＦａｃｏｔｒ＝０．１。综合来看，我们的算法对复杂的
结构分割显得更为合理。
３．３一张强噪声的图片
图３含有强噪声的图像的分割图３中第一张图片的强噪声显而易见。第二张小图片是带
标记的分水岭算法分割结果，由于强噪声，使得ｉｍｐｏｓｉｔｉｏｎ技术使用起来很困难，所以分割结果完全没有意义。第三张小图片是阈值分割的结果，我们手工选择了很多阈值，这张是其中效果最好的一张，但是噪声仍然使结果无法使用。第四张大图片是我们
算法的结果，虽然过度分割仍然存在，但是分割结果已经相当合理了。对于这种结果，我们可以通过一些后处理，比如
ｋ－ｍｅａｎｓ
聚类的融合从而使结果更加实用。或者我们进行简单的平滑操作，第５张大图片显示了经过平滑以后的本文算法做出的分割
结果，其中黑线表示分割结果。与前一张图片比起来，我们可以看到，该算法对噪声还是相当稳定的。该实验中
ｗＦａｃｔｏｒ＝０．
０００５，ｈＦａｃｔｏｒ＝０．７．４．结论与展望从上述实验和算法描述可以看出，我们提出的改进的优势在于：
１．保留了分水岭算法的固有优势，如对灰度变化敏感，总是产生完整的边界，简单而且直觉，可以并行计算等。
２．对不同类型的图片在不同程度上极大的改变了分水岭变换过度分割的缺点。并且通过两个参数的调节，可以使该算法最小程度受到噪声的影响，并且可以找出复杂结构的比较准确的
轮廓。
３．该算法与现在流行的分水岭变换的预处理和后处理并不矛盾。比如３．３部分，无论使用后处理还是预处理，都可以使分割结果更加优秀。
但该算法仍然有以下不足：
１．由于引入了两个阈值参数，使得全自动的分水岭变换成为半自动，需要人工参与的过程。
２．由于引入了融合过程，使得分水岭变换时间复杂度由近似的线性复杂度变为近似为Ｏ（ｎ２）。并且需要更多的空间来保留中间的一些结果。
进一步的工作可能是通过统计或者利用先验知识的方法尽可能的自动估计出比较好的阈值，使该算法变为全自动的。
参考文献：
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