基于OTSU实现图像分割

邹全　张雨　上官淼裔　高金波

摘 要：图像分割是图像处理的一个重要环节。图像分割有很多种算法，本文采用Otsu阈值分割算法对图像进行分割。经过实验发现，Otsu阈值分割法的算法简单、计算速度较快、实时性较高，对于目标和背景灰度差值较大的图像，其分割效果较好，但对于灰度差异不太明显的图像，其分割效果就不是很理想。

关键词：图像分割；Otsu阈值分割；算法

一、 概述

Otsu阈值分割算法是1979年由日本学者OTSU提出的一种对图像进行二值化的高效算法，也称为一维最大类间方差法，是一种自适应阈值确定的方法，简称OTSU，是一种基于全局的二值化算法。当对象和目标在一幅图像中所占的数据比率相差不大或者信号与噪声的比例很大时，就可以运用Otsu阈值分割算法来对图像进行研究和分割，当阈值选取了恰当的值时，对象和目标图像之间的差别应该是最大的。在OTSU算法中采用最大类间方差作为衡量差别的标准。对象和目标图像之间的类间方差越大，就说明构成图像的对比越大，分割效果就越好。

二、 理论及应用

记T为对象和目标图像的分割阈值，对象点数占整个图像比例为w0，平均灰度为u0；目标图像点数占整个图像比例为w1，平均灰度为u1，图像的总平均灰度为u，对象图像和目标图像的方差为g，则有：

当方差g最大时，可以认为对象图像和目标图像差异最大，此时的分割阈值T是最佳阈值。类间方差法对噪声以及目标图像大小十分敏感，它仅仅对类间方差为单峰的图像产生较好的分割效果。当目标与背景的大小比例相差大时，类间方差准则函数可能会出现双峰或多峰现象，此时效果不好。直接用OTSU算法处理自然场景如下图所示：

三、 结论

经过实验发现阈值分割法的算法简单、计算速度较快、实时性较高，对于目标和背景灰度差值较大的图像，其分割效果较好，但对于灰度差异不太明显的图像，其分割效果就不是很理想。

参考文献：

[1]李梅.基于Otsu算法的图像分割研究[D].合肥：合肥工业大学，2011.

[2]柳瑞波.基于H.264的感兴趣区域数字水印的研究[D].兰州：西北师范大学，2015.

作者简介：

鄒全，张雨，上官淼裔，高金波，江苏省常州市，常州工学院电气与光电工程学院。