什么是图像分割?

你需要知道三件事

图像分割是数字图像处理和分析中常用的一种技术,通常根据图像中像素的特征将图像分割为多个部分或区域。图像分割可能涉及将前景与背景分离,或根据颜色或形状的相似性对像素区域进行聚类例如,医学成像中图像分割的一个常见应用是检测和标记图像中的像素或代表图像的三维体积体素病人脑部的肿瘤或其他器官。

为什么图像分割很重要

一些算法和技术的图像分割已经发展了多年,使用领域特定的知识有效地解决分割问题,在特定的应用领域。这些应用包括医学成像、自动驾驶、视频监控和机器视觉。

医学影像

在癌症的医学诊断中,病理学家用苏木精和伊红(H&E)染色身体组织来区分组织类型。然后他们使用一种叫做聚类在他们的图像中识别这些组织类型。群集是一种在场景中分离对象组的方法。K-means聚类算法发现分离,使得每个簇内的对象尽可能彼此接近,并且尽可能远离其他簇中的其他对象。

在用苏木精和伊红(H&E)染色的身体组织图像中,使用聚类来区分组织类型(下图)。

自主驾驶

在设计自动驾驶汽车(如自动驾驶汽车)的感知时,语义分割通常用于帮助系统识别和定位道路上的车辆和其他物体。

使用语义分割将图像的每个像素与类标签(如汽车、道路、天空、行人或自行车)关联起来。

图像分割的工作原理

图像分割包括将图像转换为像素区域的集合,这些像素区域由掩码或标记图像表示。通过将图像分割成部分,可以只处理图像中的重要部分,而不必处理整个图像。

一种常见的技术是在像素值中寻找突发性不连续,这通常表示定义区域的边缘。

使用阈值转换为二值图像,以提高图像中文本的易读性。

另一种常见的方法是检测图像区域中的相似性。遵循这种方法的一些技术是区域增长、聚类和阈值。

基于颜色值、形状或纹理分割区域。

多年来,使用特定领域的知识来有效地解决特定应用领域的分割问题,已经发展了许多其他的图像分割方法。

用MATLAB进行图像分割

MATLAB®你可以:

  • 使用应用程序以交互方式探索不同的细分技术
  • 使用内置的图像分割算法简化图像分析工作流程
  • 对图像进行深度学习分割

使用应用程序以交互方式设置图像阈值

图像裂殖体应用

使用交互式图像分割器应用程序,您可以反复尝试几种方法来分割图像,然后才能获得期望的结果。例如,你可以使用应用程序细分并进一步细化使用不同方法对膝关节进行MRI成像的结果。

使用图像分割应用程序以交互方式应用不同的分割技术。

颜色阈值的应用

此颜色阈值应用程序允许您通过基于不同颜色空间交互操作图像的颜色,将阈值应用于彩色图像。例如,您可以使用颜色阈值应用程序创建二进制掩码对彩色图像使用点云控件。

使用Color Thresholder应用程序应用颜色分割将前景中的鸟类与背景中的鸟类分开。

使用各种图像分割技术

在MATLAB和图像处理工具箱™,您可以在不同的图像分割技术(包括阈值、聚类、基于图的分割和区域增长)上进行实验和构建专业知识。

阈值

利用大津的方法,灌输对2D或3D灰度图像执行阈值设置以生成二值图像。要从RGB彩色图像产生二值图像,使用rgb2gray首先将其转换为灰度图像。

使用阈值法将彩色图像转换为二值图像。

群集

此技术允许您使用特定的聚类算法创建分段标记图像。使用基于K均值聚类的分割,imsegkmeans将图像分割为K个簇。

聚类技术分离出地板上有图案的背景。

基于图的分割

基于图形的分割技术,如lazy-snap,使您能够将图像分割为前景和背景区域。MATLAB可以让您执行这个分割您的图像或编程(lazysnapping)或者以交互方式使用图像分割器应用程序。

延迟拍摄分离前景和背景区域。

使用图像分割应用程序交互式应用基于图形的分割。

区域增长

区域增长是一种简单的基于区域(也可归类为基于像素)的图像分割方法。一个常用的算法是activecontour,它检查初始种子点的相邻像素,并迭代确定是否应将像素邻居添加到区域。您还可以使用Image Segmenter应用程序对图像执行此分割。

使用图像分割程序执行区域增长。

图像分割的深度学习

使用卷积神经网络(CNN),一种称为语义分割的深度学习技术可以将图像的每个像素与类别标签关联起来。语义分割的应用包括自动驾驶、工业检测、医学成像和卫星图像分析。

语义分割技术原理图。

使用MATLAB,可以用一组图像及其对应的标记图像设计和训练语义分割网络,然后使用训练过的网络对新的图像进行标记。来标记训练图像,您可以使用图像标签机、视频标签机或地面真相标签机应用程序。

使用Ground Truth Labeler应用程序执行语义分割。

了解有关图像分割的更多信息

下载带有可运行或修改代码的应用程序示例,包括使用图像分割检测单元格、检测和测量圆形对象以及使用Gabor过滤器进行纹理分割。
使用图像分割应用程序,你可以预览图像将如何使用基于强度的方法分割,以及图形切割、圆查找和区域增长等技术。
获取图像并进行图像分析,找到小物体,计数它们,并通过颜色区分它们。
学习使用深度学习网络进行语义分割的高级工作流程。此外,了解图像标签机应用程序如何加快像素级地面真实性标记的工作流程。
使用L*a*b*颜色空间和K-means聚类自动分割颜色。
使用边缘检测和基本形态学检测细胞。
使用分水岭分割来分离图像中的接触对象。
阅读有关图像处理的概念和算法。