一种改进的Otsu图像阈值分割算法

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1、第４２卷第５期激光与红外Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．５２０１２年５月ＬＡＳＥＲ＆ＩＮＦＲＡＲＥＤＭａｙ，２０１２文章编号：１００１５０７８（２０１２）０５０５８４０５·图像与信号处理·一种改进的Ｏｔｓｕ图像阈值分割算法１２１陈峥，时永鹏，吉书鹏（１．中国空空导弹研究院，河南洛阳４７１００９；２．洛阳师范学院物理与电子科学系，河南洛阳４７１０２２）摘要：Ｏｔｓｕ法是图像阈值化分割法中的经典算法之一，在图像处理中有广泛的应用。本文针对红外吊舱图像的特点，在对Ｏｔｓｕ法进行分析的基础上，提出了一种改进的Ｏｔｓｕ图像阈值分割算法。首先，采

2、用整幅图像的平均灰度值作为初始阈值对图像进行分割；然后，推导出了Ｏｔｓｕ法四个参数的递推公式；最后，在缩小的灰度级范围内用递推的Ｏｔｓｕ法来计算最终的分割阈值Ｔ。实验仿真结果表明，改进的Ｏｔｓｕ算法在图像分割效果方面和时间效率方面明显优于Ｏｔｓｕ法。关键词：图像分割；Ｏｔｓｕ法；红外图像；阈值化分割中图分类号：ＴＮ９１１．７３文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１２．０５．０２３ＩｍｐｒｏｖｅｄｉｍａｇｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎＯＴＳＵｍｅ

3、ｔｈｏｄ１２１ＣＨＥＮＺｈｅｎｇ，ＳＨＩＹｏｎｇｐｅｎｇ，ＪＩＳｈｕｐｅｎｇ（１．ＣｈｉｎａＡｉｒｂｏｒｎｅＭｉｓｓｉｌｅＡｃａｄｅｍｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００９，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＳｃｉｅｎｃｅ，ＬｕｏｙａｎｇＮｏｒｍａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｃｌａｓｓｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｉｍａｇｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ＯＴＳＵａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌ

4、ｉｅｄｉｎｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．ＡｎｉｍｐｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＯｔｓｕａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＩＲｉｍａｇｅｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｌｅｖｅｌｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｔｈｒｅｓｈｏｌｄｔｏｓｅｇｍｅｎｔｉｍａｇｅｓ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｒｅｃｕｒｒｅｎｃｅｆｏｒｍｕｌａｓｏｆｆｏｕｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｄｅｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖａｌｕｅＴｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｆｏｕｒｆｏｒｍｕｌａｓｗｉｔｈ

5、ｉｎｔｈｅｒｅｄｕｃｅｄｇｒａｙｌｅｖｅｌｒａｎｇｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｇｅｔｂｅｔｔｅｒｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｔｉｍｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ＯＴＳＵｍｅｔｈｏｄ；ＩＲｉｍａｇｅ；ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ１引言遍具有整体偏暗、对比度差、信噪比低等特点，但是，图像分割是按照一定的规则将一幅图像分成若地面上的目标场景通常还

6、是高于自然背景，反映在灰干个部分或子集的过程，是从图像处理到图像分析度直方图上就表现出目标亮度值大于背景亮度值。［１］的关键步骤。阈值化分割是一种常用的图像分而且，红外吊舱图像的灰度直方图大致为双峰形式，割方法，它不仅可以极大地压缩数据量，而且也大大适合采用Ｏｔｓｕ法对其进行分割［３］。但由于传统Ｏｔｓｕ简化了分析和处理的步骤。阈值分割的方法有多法计算量较大，在实时图像处理系统中不能满足实时［２］种，如迭代法、最大熵法和Ｏｔｓｕ法等。Ｏｔｓｕ法是性要求，所以不能直接采用，需要对其进行改进。基于整幅图像的统计特性，来实现图像阈值的

7、自动２Ｏｔｓｕ法选取，分割效果良好，在实际中得到了广泛的应用。［３－４］Ｏｔｓｕ法以图像的灰度直方图为依据，利用在红外吊舱所处理的图像中，大多数的场景目标是以陆天为背景的大型建筑物、山脉、河流等，天作者简介：陈峥（１９８３－），女，助理工程师，研究方向为红外空在整幅图像中所占的比例在１／２～１／３之间。由图像处理技术研究。Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｚｈｅｎｇ＿ｅｍａｉｌ＠１６３．ｃｏｍ于红外图像在大气传输中存在能量衰减，红外图像普收稿日期：２０１１０７１２；修订日期：２０１１１００９激光与红外Ｎｏ．５２０１２陈峥等一种改进的

8、Ｏｔｓｕ图像阈值分割算法５８５目标和背景的类间方差最大作为阈值选取准（３）直到ｔ＝Ｌ－１，循环结束后。按照式（５），得［４－５］２则。它的基本思想如下：出ＭａｘσＢ的ｔ值。假设原始图像的灰度级为Ｌ，灰度为的像素ｉ的３．２缩小分割阈值的搜索范围个数为ｎｉ，图像总