目标分割PPT课件

1、第第5章章 目标分割目标分割5.1轮廓搜索5.2主动轮廓模型5.3基本阈值技术5.4特色阈值方法Computer vision第1页/共33页5.1轮廓搜索轮廓搜索轮廓搜索是一种基于轮廓的目标分割方法。5.1.1图搜索5.1.2动态规划第2页/共33页5.1.1 图搜索图搜索一个图可表示为G = N, A，其中N是一个有限非空的结点集，A是一个无序结点对的集。集A中的每个结点对(ni , nj)称为一段弧（ni N，nj N）。对任一段弧(ni , nj)都可定义一个代价，记为c(ni , nj)，通路的总代价为第3页/共33页5.1.1 图搜索图搜索代价函数 利用图搜索技术从上向下可检测出如

2、图所示的对应大梯度边缘元素的边界段第4页/共33页5.1.1 图搜索图搜索第5页/共33页5.1.2 动态规划动态规划借助有关具体问题的启发性知识减少搜索图搜索的算法由以下几个步骤构成(1)将起始结点标记为OPEN并置g(s) = 0(2)如果没有结点OPEN，失败退出，否则继续(3)将根据式(6.1.3)算得的估计代价r(n)为最小的OPEN结点标记为CLOSE(4)如果n是目标结点，找到通路（可由n借助指针上溯至s）退出，否则继续第6页/共33页5.1.2 动态规划动态规划(5)展开结点n，得到它的所有子结点（如果没有子结点，返回步骤(2)）(6)如果某个子结点ni还没有标记，置r(ni)

3、 = g(n)+c(n, ni)，标记它为OPEN并将指向它的指针返回到结点n(7)如果子结点ni已标记为OPEN或CLOSE，根据g(ni ) = ming(ni), g(n)+c(n, ni)更新它的值。将其g 值减小的CLOSE子结点标记为OPEN，并将原来指向所有其g 值减小的子结点的指针重新指向n。返回步骤(2)第7页/共33页5.1.2 动态规划动态规划对图像进行极坐标变换同时解决确定起始点和判断搜索是否结束这两个问题第8页/共33页5.2主动轮廓模型主动轮廓模型主动轮廓模型也称蛇模型5.2.1主动轮廓5.2.2能量函数第9页/共33页5.2.1 主动轮廓主动轮廓图像上一组排序的点

4、的集合第10页/共33页5.2.2 能量函数能量函数1.内部能量函数用来推动主动轮廓形状的改变，并保持轮廓上点之间的距离不要太远或太近(1)连续能量(2)膨胀力第11页/共33页5.2.2 能量函数能量函数2.外部能量函数将变形模板向感兴趣的特征位置吸引(1)图像灰度能量(2)图像梯度能量3.归一化 各能量函数的值要归一化到0, 1区间第12页/共33页5.3基本阈值技术基本阈值技术5.3.1原理和分类5.3.2全局阈值的选取5.3.3局部阈值的选取5.3.4动态阈值的选取第13页/共33页5.3.1 原理和分类原理和分类阈值分割模型灰度阈值T（gmin T gmax）第14页/共33页5.3

5、.1 原理和分类原理和分类阈值分割方法的关键问题是选取合适的阈值全局阈值：仅根据各个图像像素的本身性质f (x, y)来选取而得到的阈值局部阈值：根据像素的本身性质f (x, y)和像素周围局部区域性质q(x, y)来选取而得到的阈值动态阈值：根据像素的本身性质f (x, y)、像素周围局部区域性质q(x, y)和像素位置坐标(x, y)来选取第15页/共33页5.3.2 全局阈值的选取全局阈值的选取1.极小值点阈值将直方图的包络看作一条曲线，则选取直方图的谷可借助求曲线极小值的方法设用h(z)代表直方图，那么极小值点应满足以下条件：第16页/共33页5.3.2 全局阈值的选取全局阈值的选取2

6、.最优阈值混有加性高斯噪声的图像：第17页/共33页5.3.2 全局阈值的选取全局阈值的选取最优阈值第18页/共33页5.3.2 全局阈值的选取全局阈值的选取3.最大凸残差阈值对直方图凹度进行分析计算这个区域的凸包（见图6.3.4中各前后相连的细直线段）并检测凸残差最大处可得到一个分割阈值T第19页/共33页5.3.3 局部阈值的选取局部阈值的选取1.直方图变换第20页/共33页5.3.3 局部阈值的选取局部阈值的选取直方图变换具有低梯度值像素的直方图具有高梯度值像素的直方图第21页/共33页5.3.3 局部阈值的选取局部阈值的选取直方图变换加权直方图 谷更深了，单峰对应谷 第22页/共33页

7、5.3.3 局部阈值的选取局部阈值的选取 2.灰度-梯度散射图 2-D直方图：一个是灰度值，另一个是梯度值，统计值是同时具有某一个灰度值和梯度值的像素个数。 第23页/共33页5.3.4 动态阈值进行分割的步骤动态阈值进行分割的步骤 (1)将整幅图像分成一系列互相之间有一定重叠（如50%）的子图像(2)作出每个子图像的直方图(3)检测各个子图像的直方图是否为双峰的，如果是则采用前面介绍的最优阈值法确定一个阈值，否则就不进行处理。(4)以对直方图为双峰的子图像选取的阈值为基础，通过插值得到所有子图像的阈值(5)根据各子图像的阈值再通过插值得到所有像素的阈值，然后对图像进行分割第24页/共33页5

8、.3.4 动态阈值的选取动态阈值的选取 下图(a) 具有一定的灰度梯度的图像(b) 用全局取阈值分割得到的结果(c) 分区网格(d) 阈值曲面(f) 分割结果图第25页/共33页5.4特色阈值方法特色阈值方法5.4.1多分辨率阈值5.4.2过渡区阈值第26页/共33页5.4.1 多分辨率阈值多分辨率阈值1.确定分割区域的类数2.确定最优阈值第27页/共33页5.4.2 过渡区阈值过渡区阈值 过渡区本身也是图像中一个特殊的区域。一方面它将背景和目标或不同的区域分隔开来，具有边界的特点；另一方面，它面积不为零，具有区域的特点有效平均梯度第28页/共33页5.4.2 过渡区阈值过渡区阈值剪切变换把被剪切了的部分设成剪切值，避免了一般剪切在剪切边缘造成较大的反差而产生的不良影响第29页/共33页5.4.2 过渡区阈值过渡区阈值有效平均梯度的极值点典型的EAGhigh(L)和EAG