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,通常是根据图像中像素的特征将图像分割成多个部分或区域。图像分割包括将前景与背景分离,或基于颜色或形状相似性聚类像素区域。例如,在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三维体积的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。

医学成像

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。聚类是一种在场景中分离对象组的方法。K-means聚类算法寻找分离,使得每个聚类中的对象尽可能接近彼此,而与其他聚类中的其他对象尽可能远离。

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的感知时,比如自动驾驶汽车,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。

图像分割是如何工作的

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。

利用阈值法将图像转换成二值图像,以提高图像中文本的可读性。

另一种常见的方法是检测图像区域的相似性。采用这种方法的一些技术有区域增长、集群和阈值化。

基于颜色值、形状或纹理的区域分割。

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®您可以:

  • 使用应用程序交互式地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

使用应用程序交互式阈值图像

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和进一步细化不同方法对膝关节的MRI图像的结果。

使用图像分割应用程序交互式应用不同的分割技术。

颜色阈值的应用

这个颜色阈值应用程序可以让你应用阈值的彩色图像,通过操纵图像的颜色交互,基于不同的颜色空间。例如,你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。

使用颜色阈值应用颜色分割,将前景中的鸟类从背景中分离出来。

使用多种图像分割技术

与MATLAB中的函数和图像处理工具箱™,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,imbinarize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。

聚类

这种技术允许您使用特定的聚类算法创建一个分割的标记图像。使用基于k均值聚类的分割,imsegkmeans将图像分割成K个簇。

聚类技术分离出地板上的图案背景。

图论分割

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)或交互式使用图像分割应用程序。

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,并迭代确定是否要将相邻像素加入区域。你也可以使用图像分割程序对图像进行分割。

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让你将图像的每个像素与类标签关联起来。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,视频标签,或地面真相标签应用程序。

使用Ground Truth Labeler应用程序执行语义分割。

了解更多关于图像分割

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。此外,了解如何Image Labeler应用程序可以加快您的工作流程的地面真相标签在像素级。
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。