本文从两个方向介绍图像分割，分别为自动分割和交互式分割。自动分割按照四个模块分别进行研究，分别是阈值分割、基于边缘的分割、基于区域的分割和基于特定理论的分割。每个模块又有不同的方法。阈值分割法包含直方图阈值法、双阈值法、自适应阈值法。边缘分割重点研究梯度算子、Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、拉普拉斯算子和Canny边缘检测算子。基于区域的分割以分水岭算法为重点。交互式分割以活动轮廓方法为重点研究对象。

随后对分割后的图像进行分割效果判断，对分割方法进行优缺点比较。

论文章节安排

本文一共分为六章，第一章绪论，主要讨论图像分割技术的发展历史以及目前的研究现状，并且论述了本次设计的研究意义；第二章阈值分割，对阈值分割的概念及分类做了大致了解，主要研究了直方图阈值分割，以及在此基础上实现的最大类间方差法的实现原理；第三章基于边缘的图像分割，介绍了几种经典的边缘检测算子的原理，分为两大部分，分别是一阶微分检测算子和二阶微分检测算子，一阶中包含梯度算子、Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子，二阶中包含Laplace算子和Canny边缘检测算子；第四章基于区域的图像分割，对基于区域的图像分割做了大致介绍，详细阐述了分水岭算法的定义，Vincent经典分水岭算法的处理过程和分水岭算法对图像分割结果的优缺点；第五章活动轮廓模型，重点阐述了参数活动轮廓模型的基本原理及其数值实现；第六章是对全文的总结及展望。

系统功能

本次设计的系统，是一个集合文中所提到的各类图像分割方法的实验性的测试系统。系统的设计界面非常简易，突出其实用性，可控制性强，应用范围不仅仅局限在某个应用领域。

本系统采用单机系统，通过文件系统进行图像数据的存储和管理。由于本系统最主要的作用是用来验证各图像分割算法的性能，所以，单机系统的简单性可以减少很多不必要的计算机负担。本系统的开发平台为Windows7，系统开发工具为Microsoft Visual Stdio2013，并基于OpenCV-2.4.9开源图像处理函数库。内容实现采用C++，界面利用C#，充分利用每种语言的优势，c# 封装性高，界面容易实现，移植性比较好，而C++底层操作，速度快。将两种语言嵌套，最大地实现了程序的耦合，极大地提高了效率。

本系统的图像分割分为两个部分，分别是自动分割和交互式分割，也是由两个界面分别完成的，自动分割中包含本文的阈值分割，基于边缘的分割和基于区域的分割，交互式分割只有第五章活动轮廓模型。

总结

图像分割一直以来都是图像处理非常重要的内容。本文从两个大方向，分别是自动分割和交互式分割两个方向对图像分割方法进行阐述。自动分割主要研究了阈值分割和基于边缘的图像分割，还有分水岭算法。阈值分割中选取了最具代表性的直方图阈值分割，因为利用直方图选取阈值具有明显的优势，非常直观，也较为准确。本文主要针对一维和二维直方图进行细致分析，并且详细阐述了最大类间方差法的基本原理。最大类间方差法是利用直方图确定阈值的一种双阈值法，以背景和目标方差最大为原理进行分割，并且实现了较为高效的分割。基于边缘的分割中主要介绍了各种经典的边缘检测算子，包含梯度算子、Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、Laplace算子和Canny边缘检测算子，对它们的原理进行了详细描述。目前也有很多研究人员在这些经典算子的基础上引入其他理论，进行升级和改进，基于边缘的图像分割目前仍然是主要的分割方法。分水岭算法可以是阈值分割，也可以区域分割，更是结合拓扑学的分割方法。分水岭算法最大的问题是易产生过分割的现象，并且抑制噪声能力弱，所以分割效果并不是特别理想。但是在某些领域，分水岭算法有着极其重要的作用和意义。