【摘 要】闡述了二值化的原理及意義，在二值化圖像中，如何選擇并確定一個(gè)有效的門限值是當(dāng)前備受關(guān)注的焦點(diǎn)，本文主要研究當(dāng)前較為流行的幾種門限選擇的方法，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)，以適應(yīng)不同圖像的二值化。

【關(guān)鍵詞】圖像增強(qiáng) 二值化 門限

在人類獲取的信息中，視覺信息約占60%，聽覺約占20%，其它約占20%。由此可見，視覺信息對人類非常重要。圖像增強(qiáng)是圖像處理的基本技術(shù)之一。圖像增強(qiáng)的主要目的是為了得到視覺上更好的圖像，主要是要突出圖像的某些可利用特征，便于進(jìn)行圖像特征的提取。圖像二值化增強(qiáng)是圖像增強(qiáng)中常用的一種方法，重在對圖像進(jìn)行二值化，然而在圖像二值化中，最關(guān)鍵的是門限的確定。

一、圖像二值化

圖像二值化是指用灰度變換來研究圖像的一種方法，也就是說要設(shè)定一個(gè)門限來把圖像的像素分成大于門限和小于門限的兩組像素群。圖像二值化是圖像增強(qiáng)中一個(gè)非常重要的分支，其在很多領(lǐng)域都有較強(qiáng)的應(yīng)用，如圖像紋理分析、邊緣提取、文字識別、形狀分析、圖像識別等。圖像的二值化處理相對簡單，對于映射，設(shè)置一門限，使

設(shè)圖像為，對其進(jìn)行歸一化，選擇一門限，則二值化后的圖像為：

在圖像二值化中，最關(guān)鍵的是門限的選擇，不合適的門限值會導(dǎo)致部分真實(shí)邊緣信息的丟失或者產(chǎn)生一些無用的虛假信息。

二、門限的確定

1.雙峰圖直方圖法

在一些圖像的直方圖中有明顯的雙峰，且圖像的目標(biāo)和背景灰度是明顯可區(qū)分的，并各自形成一個(gè)波峰，即區(qū)域與波峰一一對應(yīng)，每兩個(gè)波峰之間形成一個(gè)波谷。此種情況，可選擇雙峰之間的谷點(diǎn)作為門限。

2. 參數(shù)法

在一些圖像中，目標(biāo)和背景的灰度是明顯區(qū)分開的，且較容易得到目標(biāo)區(qū)域的面積，圖像總面積，此時(shí)，門限可選擇為。

3.灰度變化率法

在一些邊緣與背景灰度差較大情況下，把圖像中的目標(biāo)邊緣理解為與鄰點(diǎn)像素灰度值相差最大的像素點(diǎn)。對每個(gè)像素計(jì)算與鄰點(diǎn)灰度相差率，即對圖像中的任意灰度，求出所有灰度為的像素灰度相差率之和，然后作出函數(shù)圖，即以為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，作出函數(shù)圖，在函數(shù)圖中找出使能取最大值的點(diǎn)，即為門限。

4.方差分類法

假定圖像的直方圖在某一灰度值可分為兩組，當(dāng)兩組的內(nèi)方差最小、類間方差最大時(shí)取的值，此灰度值就可作為圖像二值化的門限。

設(shè)圖像有個(gè)灰度值，灰度值的范圍為，從中選取一灰度值，將其分為兩組和，組的像素的灰度值在，而組的像素的灰度值在，用來表示圖像像素的總數(shù)，表示灰度值為的像素個(gè)數(shù)。設(shè)每個(gè)灰度值出現(xiàn)的概率為，且和兩組像素的個(gè)數(shù)在圖像中占比為和，兩組的平均灰度值為和，可知：

概率：

平均灰度值：

總平均灰度：

類間方差為：

雖然方差分類法應(yīng)用比較廣泛，但當(dāng)圖像的目標(biāo)與北京灰度差不明顯時(shí)，此種方法的效果就不是很好，有可能出現(xiàn)丟失圖像信息的情況。

5.分區(qū)門限法

當(dāng)圖像的灰度變化不是很明顯時(shí)，選擇一個(gè)統(tǒng)一的門限效果不是很好。此時(shí)可將圖像分為若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域均選擇一個(gè)門限值，之后再對這些門限值進(jìn)行二值化處理。此方法也可稱為迭代法，具體步驟為：

Step1：選定圖像的整體平均灰度值作為初始門限值。為迭代次數(shù)，初始值為0。

Step2：利用將圖像分割成兩個(gè)區(qū)域，分別為和。

Step3：計(jì)算這兩個(gè)區(qū)域的平均灰度值，設(shè)和為第次迭代時(shí)兩個(gè)區(qū)域的像素個(gè)數(shù)，表示圖像中點(diǎn)的灰度值。

Step4：利用上述結(jié)果計(jì)算新的門限值：

Step5：令，重復(fù)Step2- Step4，直到與的差小于規(guī)定值。

三、小結(jié)

圖像處理技術(shù)在不斷地發(fā)展，而圖像增強(qiáng)也是圖像處理中的一個(gè)重要部分，圖像的二值化技術(shù)是圖像增強(qiáng)等圖像處理中的重要分支，已逐漸趨于成熟。相信隨著科技的發(fā)展及研究者的重視，人們對二值化技術(shù)也會要求越來越高，接下來更多有較高效率的二值化方法會不斷涌現(xiàn)。

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