图像分割

什么是图像分割?

你需要知道的三件事

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

多年来,利用特定领域的知识开发了几种图像分割算法和技术,以有效解决特定应用领域的分割问题。这些应用包括医疗成像、自动驾驶、视频监控和机器视觉。

医学影像

在癌症的医学诊断过程中,病理学家用苏木精和伊红(H&E)染色身体组织以区分组织类型。然后他们使用一种叫做群集识别图像中的组织类型。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(顶部)图像中,使用聚类来区分组织类型(底部)。

自动驾驶

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别标签(如汽车、道路、天空、行人或自行车)关联。

图像分割的工作原理

图像分割涉及将图像转换为由遮罩或标记图像表示的像素区域集合。通过将图像分割为段,您可以仅处理图像的重要段,而不是处理整个图像。

一种常见的技术是查找像素值中的突然不连续性,这通常表示定义区域的边。

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,人们利用特定领域的知识开发了多种其他的图像分割方法,以有效地解决特定应用领域的分割问题。

基于MATLAB的图像分割

具有MATLAB®,你可以:

  • 使用应用程序以交互方式探索不同的细分技术
  • 使用内置图像分割算法简化图像分析工作流
  • 执行图像分割的深度学习

使用应用程序以交互方式设置图像阈值

图像分割程序

使用InteractiveImageSegmenter应用程序,您可以反复尝试几种方法来分割图像,然后才能获得所需的结果。例如,您可以使用该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。

颜色阈值应用程序

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一个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™,您可以试验和建立不同图像分割技术的专业知识,包括阈值、聚类、基于图形的分割和区域增长。

阈值

用大津的方法,,灌输对二维或三维灰度图像执行阈值处理以创建二值图像。要从RGB彩色图像生成二值图像,请使用rgb2gray首先将其转换为灰度图像。

使用阈值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(如延迟捕捉)可以将图像分割为前景和背景区域。MATLAB允许您以编程方式对图像执行此分割(懒散)或者以交互方式使用图像分割器应用程序。

延迟捕捉以分离前景和背景区域。

使用图像分割器应用程序以交互方式应用基于图形的分割。

区域增长

区域生长是一种简单的基于区域(也称为基于像素)的图像分割方法活动轮廓,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。

使用图像分割器应用程序执行区域增长。

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。

语义切分技术原理图。

使用MATLAB,您可以使用一组图像及其相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标记新图像。要标记训练图像,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

使用图像分割应用程序,您可以预览使用基于强度的方法以及图形切割、圆查找和区域生长等技术分割图像后图像的外观。
了解如何使用交互式应用程序执行基于颜色的分割、优化图像遮罩和分析区域。
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-均值聚类以自动方式分割颜色。
使用边缘检测和基本形态学检测细胞。
使用分水岭分割分离图像中的触摸对象。
通过一个示例,开始在MATLAB中进行图像处理。本视频让您了解图像处理工具箱中可用的基本图像处理和分析功能。