基于分水岭技术的图像分割算法实现

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1、太原工业学院毕业设计第1章绪论1.1课题意义与背景 人类可以通过听觉、嗅觉、触觉、味觉、视觉获取外界信息，它们在人类感受外界信息的过程中各自占据举足轻重的地位。尤其是眼睛所感受到的视觉，视觉的范畴特别广，它不单单仅是可以看到的自然景观，还有人眼所看不到的宏观、微观影像以及大批量的由计算机生成的图像。在21世纪，随着人类社会的进步与科技的发展，信息化时代早已到来。在这么多信息当中如何筛选有用信息，并对信息进行处理是当前人们关注的方向。视觉是我们感觉中高级的感知之一，对外部世界的人类感知的两种方式是听力和视力，尤其是视觉，因为

2、图像信息是一个非常重要的实物资料。因此，图像在人类感知中起着最重要的作用并不奇怪。信息的种类很多，人类在日常生活中所能接触到的最多的信息就是图像信息。图像在人类的信息活动中占据着举足轻重的作用，它在获取信息的同时可以表达信息也可以传递信息等。由于图像有形象生动、直观具体、容易理解等特点，所以在很多领域都起着重要的作用，如：信息科学、计算机科学、天体气象、通信工程、航空航天、医疗、军事、教育等诸多领域中都有涉略。在数字图像处理中，图像分割是一项重要的技术，也是一个较为重复的的难题，发展至今仍没有找到一个一般（全面）的方法，也

3、没有找到一个可以预见分割算法难易的标准。图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有特殊性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。近年来，随着各科学新理论和新方法的提出，人们也提出了一些特定原理、方式和工具相联结的分割方式，其中基于形态学得分割算法是目前使用较为广泛的算法之一。图像有许多的多变性，大部分的分割的过程无法依赖pc单独完成，但是手工分割的工作量大的惊人，而且对于修改非常困难，所以，有些人提出了人工和pc相互自动接合定位的方法，并结合各自的优点，来实现对目标轮廓的快速定位。相信这些交互方式的应用，一定可以推动图像目标分

4、割与图像抽取这一具有广阔的发展前景，也会成为一个具有活力且独特的研究领地。基于标记的分水岭算法是一个经典的图像分割的方法，它因为快捷，高效，精准的分割结果得到人们的注视。分水岭算法操作简单，精确度高，但由于分水岭算法对太原工业学院毕业设计图像中的噪声弱边缘有一定的影响，表面细微灰度变化，会产生过分割现象。分水岭分割方式是基于拓扑理论分割的方法，其基本思维看作是对大地测量拓扑风景的图像，在图像pixel的灰度值的各点表示的是该点的高，每个局部的边界最小值和其影响区域称为集水盆，并且形成分水岭集水盆。分水岭的概念的形成可以通过

5、模拟浸渍处理进行说明。对外部世界的人类感知的两种方式是听力和视力，尤其是视觉，因为图像信息是一个非常重要的实物资料。人在探索和图像的使用时，经常对图像的某些部分产生影响，这些目标通常占有一定区域，在图像周围有一定的特征的差异。这些差异可能是非常明显的特征，可以是非常微妙的，这样，人眼不会感觉到它。随着计算机图像处理技术的发展，使得能够通过计算机来访问和处理图像信息。1.2国内外研究现状1.2.1数学形态学与图像处理研究现状数学形态学(MathematicalMorphology)产生于1964年，是由法国巴黎矿业学院博士生

6、赛拉(J.Serra)和导师马瑟荣，在从事铁矿核的岩石学分析及预测其开采价值的研究中提出“击中和没击中变换”的理论，并在理论层面上第一次引入了形态学的表达式，建立了颗粒分析方法。他们的工作奠定了这门学科的理论基础，如击中和没击中变换、开和闭的运算、布尔的模型及纹理分析器的原型等。数字图像处理最早应用于报纸行业。早在二十世纪二十年代早期，巴特兰电缆图像传输系统通过海底传输穿过大西洋在纽约和伦敦之间传输图像，他将传输时间从1周减少至3h.用计算机成功处理数字图像最早可追溯到20世纪60年代早期，一九六四年美国著名实验室对航天探

7、测器发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，如灰度转换、修除噪音等方法进行修正。与此同时，20世纪六十年代后期至七十年代早期，数字图像处理开始应用于医学图片、遥感大地、天文学等方面。从60年代后期开始到现在，图像处理技术蓬勃发展并得到广泛应用。在工业、医药、生物科学等领域，用对比度增强和伪彩色增强技术来提高视觉效果。从七十年代中期开始，随着pc技术和人工智能的快速发展，数字图像处理向更高层次去发展。随着计算机性能不断提高，通信技术不断发展，这极大地推动了图像处理系统的应用。1.2.2分水岭算法与图像分割的研究现状太原工业学

8、院毕业设计图像分割是将图像划分成或分割为具有相似特征的区域。图像分割最基本的特征是：单色照片图像的亮度幅度和彩色图像的彩色分量。图像的边缘和纹理也是对分割法很有用的特征。目前，还没有一个模制的图像分割的理论。因此，图像分割没有标准方法。然而，一些具体的方法，已被广泛使用，在一定程度上。因为这些方法都有一