第 31 卷第 8 期 电 子 与 信 息 学 报 Vol.31No.8
2009 年 8 月 Journal of Electronics & Information Technology Aug..2009
二维直线型最小误差阈值分割法
范九伦 雷 博
(西安邮电学院信息与控制系 西安 710061)
摘 要:一维最小误差阈值法假设了目标和背景的灰度分布服从混合正态分布。考虑到噪声等因素对图像质量的影
响,该文在二维灰度直方图上,基于二维混合正态分布假设,给出二维直线型最小误差阈值法的表达式。为了提高
算法的运行速度,也给出了快速递推算法。实验表明,二维直线型最小误差阈值法是一个有效的图像分割算法,能
够更好地适应目标和背景方差相差较大的含噪图像分割问题。
关键词:图像处理;阈值分割;最小误差阈值法;二维灰度直方图
中图分类号:TN911.73
文献标识码:A 文章编号:1009-5896(2009)08-1801-06
Two-Dimensional Linear-Type Mnimum Error
Threshold Segmentation Method
Fan Jiu-lun Lei Bo
(Department of Information and Control, Xi’an Institute of Post and Telecommunications, Xi’an 710061, China)
Abstract: One-dimensional minimum error thresholding method assumes that the histogram distributions of object
and background are governed by a mixture Gaussian distribution. Considering the affects of noise and other factors
on image quality, based on the assumption of two-dimensional mixture Gaussian distribution, a two-dimensional
linear-type minimum error threshold segmentation method is proposed on two-dimensional gray-level histogram. In
order to improve the running speed, a fast recursive formula is also given. Experimental results show that the new
method is a valuable image segmentation method which can be well adapted to the cases where the variances of the
object and the background are distinctly different and contains noises.
Key words: Image processing; Threshold segmentation; Minimum error thresholding method; Two-dimensional
gray-level histogram
1 引言
图像分割是图像分析、理解和计算机视觉中的
难点,在图像分割的诸多方法中,阈值化技术以其
简单、有效、便于理解受到人们的普遍欢迎
[1 4]−
。
其中,最大类间方差法
[5]
、最大熵法
[6]
、最小误差阈
值法
[7]
是 3 个最常用的分割方法。最小误差阈值法是
Kittler 和 Illingworth 提出的,国际上有很多学者
对最小误差阈值法进行了研究
[8 10]−
,为了更加清楚
地揭示该方法的理论基础,我们运用信息论中的相
对熵进行了解释
[10]
,为该方法的使用奠定了坚实的
理论基础。
1 维阈值分割法对含噪图像的分割效果较差,
于是人们考虑构造 2 维灰度直方图。针对最大类间
方差法和最大熵法,已提出了相应的 2 维推广算法
及其快速递推算法
[11,12]
。现有的 2 维阈值分割方法
均假设了图像中目标区域和背景区域占据了 2 维直
方图的绝大部分区域。这种假设有一定的合理性,
2008-10-06 收到,2009-03-23 改回
国家自然科学基金(60572133)资助课题
但忽略边界区域信息的做法在有些场合是不合适
的。我们在分析存在问题的基础上,针对最大类间
方差法,提出了处理 2 维直方图区域的曲线型阈值
方式
[13]
,实现了从“点对”阈值到直线阈值的转变。
由于最大类间方差法是在假设目标和背景均服从相
同方差的正态分布的假设下获得的,而 1 维最小误
差阈值法也是在正态分布假设下获得的,所不同的
是没有要求目标和背景的方差一样。鉴于此,本文
在已有工作的基础上,给出 1 维最小误差阈值法的
一种推广形式——2 维直线型最小误差阈值法。
2 1 维最小误差阈值法
用 (, )
xy 表示一幅大小为
MN×
的数字图像上
坐标为
(, )xy 的像素点的灰度值, (, ) [0,1,
xy G∈ =
,1]L −" 。用图像的 1 维直方图 ()hg 作为图像灰度
概率分布的描述。假设理想的灰度分布模型是混合
正态分布
1
0
() ( )
i
i
pg Ppgi
=
=
∑
,这里
i
P 是子分布的
先验概率,
()pg 的两个子分布 ()pgi 分别服从均值为
i
μ ,方差为
i
σ 的正态分布 ()pgi
1
2
i
πσ
=
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