[发明专利]一种改进的Otsu阈值分割方法

说明书

本发明公开了一种改进的Otsu阈值分割方法，包括计算全部像素的灰度均值μ、阈值T；初始化步长和左右边界；判断并进行迭代修正的步骤。本发明的方法对前景背景方差较大和光照不均匀的图像具有较好的分割效果，与现有技术相比，不仅分割效果更好，并且有效降低了计算方法的时间开销，提升了计算的效率。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种改进的Otsu阈值分割方法。

背景技术

图像分割是指将图像划分成若干个性质一致的子区域，被广泛应用于图像处理领域。阈值分割是一类重要的图像分割方法，使用单一阈值对图像进行分割可实现图像前景和背景的二值化。Otsu阈值分割方法是日本学者Otsu提出的一种基于最大类间方差的全局阈值选择方法，因具有较强的自适应能力和计算简单等原因被广泛应用。传统的Otsu法对前景和背景分布均匀且类间方差差异较小的图像通常具有较好的分割结果，但实际图像往往不满足上述要求，导致Otsu法会导致前景像素和背景像素的错分情况。

针对上述问题，现有技术中，针对这一情况有胡斌等对Otsu法进行改进，引入像素的邻域信息提升计算方法对前景背景分布不均匀图像分割的适应性(以下简称引入像素的领域信息计算方法)、还有许向阳等对Otsu法的性质进行了研究，指出Otsu法得到的阈值将偏向方差较大的一类，并对背景和前景两类方差差别较大且前景灰度大于背景灰度的图像提出一种两阶段改进算法(以下简称两阶段改进方法)。其中胡斌的改进方法存在时间开销大和改进效果不明显的问题；许向阳的两阶段方法也存在算法时间开销较大的问题，同时该算法中假设目标灰度高于背景灰度的假设限制了算法的适用范围。

要解决Otsu阈值分割方法在前景像素和背景像素的方差差异较大时出现错分情况，应从方法的理论性质出发，提出一种改进的Otsu阈值分割方法，对传统Otsu法的阈值进行修正。

发明内容

本发明的目的是解决现有Otsu阈值分割方法在前景像素和背景像素的方差差异较大时出现错分情况的的技术问题，本发明提供一种改进的Otsu阈值分割方法。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种改进的Otsu阈值分割方法，包括以下步骤：

步骤1)计算全部像素的灰度均值μ、阈值T：设图像像素的灰度取值范围为[0，L]，其中灰度值为i的像素的个数为n_i，L为最大灰度值；

计算图像中像素总数

计算灰度值为i的像素出现的概率

设阈值T将图像像素分为C₀和C₁两类，分别表示灰度值属于[0,T]和[T+1,L]的像素集合，根据Otsu法计算阈值T；所述的阈值T是使得两类的类间方差σ_B取值最大时的阈值作为最优阈值，即所述的两类的类间方差σ_B＝ω₀(T)(μ₀(T)-μ)²+ω₁(T)(μ₁(T)-μ)²，所述的μ₀(T)、μ₁(T)分别是C₀和C₁两类的灰度均值，计算公式为所述μ为图像全部像素的灰度均值，计算公式为：

步骤2)初始化：令步长step＝1，左边界l＝0，右边界r＝T；如果T小于等于μ，更新左边界、右边界及步长分别为：l＝L，r＝T，step＝-1；

步骤3)第一次执行该步骤初始化th＝l；使用下面公式计算P(th)和P(T)