图像自适应阈值分割

二维otsu算法的原理
二维Otsu算法是一种用于图像分割的算法，其原理是基于Otsu算法的基础上，对二维图像进行处理。

Otsu算法是一种经典的图像分割算法，其主要思想是通过自适应地确定图像的阈值，将图像分成背景和前景两部分。

二维Otsu算法在此基础上，将图像扩展成二维直方图，在二维直方图中，横轴表示像素的灰度值，纵轴表示像素的灰度值对应的像素个数。

二维Otsu算法的原理如下：
1. 计算二维直方图：遍历图像的每一个像素点，统计每个像素值对应的像素个数，形成二维直方图。

2. 计算总像素数：统计图像的总像素数，即直方图中所有像素个数的总和。

3. 遍历二维直方图：遍历二维直方图，对每一个像素值对应的像素个数进行计算。

4. 计算类内方差：根据二维直方图，计算每个像素值对应的类内方差。

类内方差表示在该像素值作为阈值时，背景和前景的灰度值之间的差异程度。

类内方差越小，说明背景和前景的差异程度越小，分割效果越好。

5. 寻找最大类内方差：遍历所有像素值，找到使类内方差最大的像素值，作为最佳阈值，将图像分成背景和前景两部分。

通过以上步骤，二维Otsu算法可以自适应地确定图像的最佳阈值，实现二维图像的分割。

图像二值化----otsu（最大类间方差法、大津算法）
最大类间方差法是由日本学者大津于1979年提出的,是一种自适应的阈值确定的方法,又叫大津法,简称OTSU。

它是按图像的灰度特性,将图像分成背景和目标两部分。

背景和目标之间的类间方差越大,说明构成图像的两部分的差别越大,当部分目标错分为背景或部分背景错分为目标都会导致两部分差别变小。

因此,类间方差最大的分割意味着错分概率最小。

OTSU被认为是图像分割中阈值选取的最佳算法，计算简单，不受图像亮度和对比度的影响，因此在数字图像处理上得到了广泛的应用。

Otsu算法步骤如下：
设图象包含L个灰度级(0,1…,L-1)，灰度值为i的的象素点数为Ni ，图象总的象素点数为N=N0+N1+...+N(L-1)。

灰度值为i的点的概为：
P(i) = N(i)/N.
门限t将整幅图象分为暗区c1和亮区c2两类，则类间方差σ是t的函数：
σ=a1*a2(u1-u2)^2 (2)
式中，aj 为类cj的面积与图象总面积之比，a1 = sum(P(i)) i->t, a2 = 1-a1; uj 为类cj的均值，u1 = sum(i*P(i))/a1 0->t,
u2 = sum(i*P(i))/a2, t+1->L-1
该法选择最佳门限t^ 使类间方差最大，即：令Δu=u1-u2，σb = max{a1(t)*a2(t)Δu^2}。

一种模糊小目标的自适应阈值分割方法摘要：文章提出了一种基于顶帽变换和边缘检测的强噪声背景下的目标提取方法。

模糊背景下图像的目标提取存在一定的困难，必须对图像进行增强处理。

文中涉及到的目标具有不同的灰度值，固定阈值法不能保证检测出所有的目标。

在原有自适应阈值分割的基础上设计了一种基于顶帽变换和边缘检测的自适应阈值分割方法，首先对图像进行顶帽变换增强图像，再利用sobel边缘提取算法提取所有可能目标的边缘，利用原图像中对应边缘点的灰度取平均值作为图像分割的阈值来提取目标。

实验结果表明：利用检测出的边缘灰度均值作为图像的灰度阈值来分割目标，能有效地提取出模糊小目标。

关键词：细微缺陷缺陷分割数字图像处理中图分类号：tp391 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2013）01-0208-031 引言在水龙头制造等行业，产品的表面质量是一个重要的质量指标，目前，这类产品的表面质量检测基本上还是靠人工目测。

随着机器视觉技术的快速发展，在表面缺陷检测领域引入机器视觉技术已成为人们关注的热点。

但由于不同背景下的表面缺陷特征呈现较大的差异性，因此，机器视觉技术中的缺陷分割、特征提取及分类识别面临着一定的困难，如果不能正确分割缺陷，那么特征1提取和正确分类将受到影响。

图像分割算法通常分为三类：阈值分割、边缘分割、区域提取[1]。

在传统的阈值分割算法的基础上，已经发展出基于梯度的边缘强度算法、迭代阈值算法、局部多阈值算法、最小类间方差法、矩量保持法等方法[2]。

由于类似水龙头的表面缺陷具有：表面成曲面光照不均匀、有高光效应、表面缺陷微小等特点，因此这类模糊小缺陷的识别很难达到理想的效果。

识别光照不均匀的表面微小缺陷时，图像的灰度值不是很稳定，如果直接用阈值法，需要阈值的自动调节，而现有的依据灰度直方图自动选择阈值的方法，由于在有无缺陷的情况下直方图几乎一致，很难自动寻找到适当的阈值。

而人工智能的方法需要用大量的样本进行训练，为实际的应用带来了难度。

二维Otsu法是一种图像分割算法，能够自适应地选择图像的阈值。

该算法是在Otsu算法基础上，在二维图像上进行的扩展。

一维Otsu法（也称为最大类间方差法）的基本原理是将一幅灰度图像分成两部分，使得每部分的类间方差最大，从而得到最佳的阈值。

与一维Otsu法不同的是，二维Otsu法从图像的全局信息中选择最佳阈值，因此具有更高的鲁棒性和更好的适应性。

实现二维Otsu法的基本步骤如下：1. 对图像进行灰度处理，将彩色图像转换为灰度图像。

2. 计算图像的直方图，即各灰度级别的像素数目。

3. 计算图像的累积分布函数（CDF），即各灰度级别的像素的累计和。

4. 根据CDF计算各灰度级别的均值和方差。

5. 计算各灰度级别的类间方差，选择最大值对应的灰度级别为阈值，用于将图像分割为前景和背景。

需要注意的是，二维Otsu法的实现较为复杂，计算量较大，因此需要在具体应用中结合实际情况进行调优和优化。

在实现二维Otsu法时，需要注意以下几点：1. 对图像进行预处理，如平滑、滤波和缩放等，以提高算法效率和准确度。

2. 根据图像的特点和实际需求，选择合适的灰度级别数目和区间范围，并进行合适的采样和压缩。

3. 对于大尺寸、高分辨率和复杂场景的图像，可以采用分块处理或多层分割等技术来提高算法效率和准确度。

4. 在计算类间方差时，需要进行有效的数据处理和统计方法，以避免过拟合和低通滤波等问题。

5. 在图像分割后，需要进行后续处理，如形态学运算、噪声消除和轮廓提取等，以得到更精确和完整的分割结果。

总的来说，二维Otsu法是一种非常有效和实用的图像分割算法，可以广泛应用于图像处理、计算机视觉和模式识别等领域。

如果您需要更具体的技术细节和应用案例，建议咨询相关专业人士或参考相关文献。

阈值分割⽅法
阈值分割⽅法是⼀种利⽤图像的每个像素灰度的不同，选定⼀个或者多个阈值，讲图像分成不同⼏类，每⼀类中的灰度值在⼀个范围之内属于⼀个物体。

这样⼏乎只能处理较为简单的图像，复杂的图像分割效果将不好。

第⼀步选取正确的阈值，第⼆步将图像中的灰度级与这个阈值相⽐较并分类。

选择阈值的⽅法：
⼀利⽤灰度直⽅图：
如果⽬标区域与背景区域的差别⽐较⼤，可以观察图像的灰度直⽅图，会有两个波峰，选择⾕底的灰度级作为阈值，即可以将⽬标区域与背景区域分割出来。

直⽅图只是图像灰度级的⼀个统计，并不⼀定会出现双峰⼀⾕的特性，⽽且双峰也不⼀定就是⽬标和背景，因此这样的⽅法不⼀定可靠。

⼆迭代求阈值：
⾸先选取⼀个估计阈值，可以⽤灰度平均值，然后将图像分为两个⼦图像，再⽤两个新图象的特性来重新计算这个阈值，并且重新分割成两个⼦图像，这样迭代下去直到这个阈值不再发⽣变化。

就确定了最终的阈值。

优缺点也是显⽽易见，太简单。

三⾃适应阈值分割 OSTU最⼤类间⽅差法：
被认为是图像分割中最好的选取阈值的⽅法。

使⽤的是聚类的思想，将图像分为两个灰度级，使得两个部分之间的灰度值差异最⼤，使得同⼀部分之间的灰度值差异最⼩，通过⽅差的计算来寻找⼀个最佳的阈值来⼆值化⼀个图像。

假设图像的背景较暗,并且图像的⼤⼩为M*N,图像中像素的灰度值⼩于阈值的像素个数记作N1,像素灰度⼤于阈值的像素个数记作N2,则有:
采⽤遍历的⽅法得到使类间⽅差最⼤的阈值,即为所求.
代码以后补充。

【转】七种常见阈值分割代码（Otsu、最⼤熵、迭代法、⾃适应阀值、⼿动、迭代法、基本全局阈值法）⼀、⼯具：VC+OpenCV⼆、语⾔：C++三、原理otsu法（最⼤类间⽅差法，有时也称之为⼤津算法）使⽤的是聚类的思想，把图像的灰度数按灰度级分成2个部分，使得两个部分之间的灰度值差异最⼤，每个部分之间的灰度差异最⼩，通过⽅差的计算来寻找⼀个合适的灰度级别来划分。

所以可以在⼆值化的时候采⽤otsu 算法来⾃动选取阈值进⾏⼆值化。

otsu算法被认为是图像分割中阈值选取的最佳算法，计算简单，不受图像亮度和对⽐度的影响。

因此,使类间⽅差最⼤的分割意味着错分概率最⼩。

设t为设定的阈值。

wo：分开后前景像素点数占图像的⽐例uo：分开后前景像素点的平均灰度w1：分开后被景像素点数占图像的⽐例u1：分开后被景像素点的平均灰度u=w0*u0 + w1*u1 :图像总平均灰度从L个灰度级遍历t，使得t为某个值的时候，前景和背景的⽅差最⼤，则这个 t 值便是我们要求得的阈值。

其中，⽅差的计算公式如下：g=wo * (uo - u) * (uo - u) + w1 * (u1 - u) * (u1 - u)[ 此公式计算量较⼤，可以采⽤： g = wo * w1 * (uo - u1) * (uo - u1) ]由于otsu算法是对图像的灰度级进⾏聚类，so 在执⾏otsu算法之前，需要计算该图像的灰度直⽅图。

迭代法原理：迭代选择法是⾸先猜测⼀个初始阈值，然后再通过对图像的多趟计算对阈值进⾏改进的过程。

重复地对图像进⾏阈值操作，将图像分割为对象类和背景类，然后来利⽤每⼀个类中的灰阶级别对阈值进⾏改进。

图像阈值分割---迭代算法1 .处理流程：1.为全局阈值选择⼀个初始估计值T(图像的平均灰度)。

2.⽤T分割图像。

产⽣两组像素：G1有灰度值⼤于T的像素组成，G2有⼩于等于T像素组成。

3.计算G1和G2像素的平均灰度值m1和m2；4.计算⼀个新的阈值:T = (m1 + m2) / 2;5.重复步骤2和4,直到连续迭代中的T值间的差⼩于⼀个预定义参数为⽌。

常用阈值计算方法
常用阈值计算方法包括全局阈值、局部自适应阈值、Otsu阈值等。

全局阈值指对整幅图像进行阈值分割，通过设置一个固定的全局阈值来将图像分为两个部分。

局部自适应阈值是指对图像进行分块，每个块内设置一个阈值，根据该块内像素的平均值或中值来确定阈值。

Otsu阈值是一种自适应阈值计算方法，能够根据图像的灰度级分布
自动选取最佳的阈值。

在实际应用中，选择不同的阈值计算方法需要根据具体的图像特点和实际需求进行选择。

例如，对于灰度分布比较集中的图像，全局阈值可能更为适合；对于灰度分布比较分散的图像，Otsu阈值可能
更为适合。

此外，在实际应用中，还可以通过对比不同阈值计算方法的分割效果，选择最适合的方法。

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otsu阈值处理确定阈值的算法
otsu阈值处理是一种自适应的二值化图像处理方法，它通过计算像素灰度值的方差来确定最佳的二值化阈值。

这种方法适用于背景和前景之间的灰度差异较大的图像。

otsu阈值处理的具体算法如下：
1. 统计图像灰度级的直方图，计算每个灰度级出现的频率。

2. 初始化类间方差为0，然后逐个尝试每个灰度级作为阈值，并将图像分为两个部分，每个部分的像素分别计算其均值和方差。

3. 根据分割后两部分的像素数量比例，分别计算出两个部分的加权均值。

然后根据这两个加权均值和分割后两部分的像素数量比例计算出类间方差。

4. 如果计算出的类间方差大于当前最大类间方差，则将当前灰度级作为最佳阈值，并将当前类间方差作为最大类间方差。

5. 重复步骤2至4，直到尝试完所有灰度级为止。

6. 返回最佳阈值。

otsu阈值处理的优点是可以自动确定最佳阈值，不需要人工干预，具
有更好的适应性。

在图像的二值化处理中，otsu阈值处理也被广泛应用。

在实际应用中，otsu阈值处理算法还需要注意一些问题。

首先是需要
对图像进行预处理，包括去噪和灰度级缩放等。

其次是需要根据具体
情况选择合适的处理方法。

例如，对于漏斗状的图像，可以使用形态
学操作进行处理，以提高分割效果。

综上所述，otsu阈值处理是一种基于类间方差的自适应二值化方法，
其算法简单、运算速度快、效果好。

在图像处理领域得到了广泛应用，并且是一种十分经典和有效的算法。