大津法(Python实现)

在计算机视觉和图像处理中,大津法被用于自动获取图像的阈值,或者将灰度图像转换为二值化图像。该算法假设图像包含两个类别的像素(前景像素和背景像素),然后它计算一个最优的阈值用于分离前景和背景,使得前景和背景的类间方差最小。

下面定义类间方差的计算公式:

假设我们使用阈值T将灰度图像分割为前景和背景

size:图像总像素个数

u:图像的平均灰度

w0:前景像素点占整幅图像大小的比例

u0:前景像素点的平均值

w1:背景像素点占整幅图像大小的比例

u0:背景像素点的平均值

g:类间方差

u = w0 * u0 + w1 * u1  (1)

g = w0*(u - u0)^2 + w1*(u - u1)^2 (2)

将(1)代入(2)得:

g = w0 * w1 * (u0 - u1)^2

采用遍历的方法,遍历所有阈值,当g最大时,该阈值就是我们所求的认为最合适的阈值了。

偷偷告诉你,opencv有自带的使用大津法阈值化的方法,如下:

cv2.threshold(img, th1, max_val, cv2.THRESH_OTSU) 

使用参数cv2.THRESH_OTSU后,前面的th1就无效了。

以下是我自己写的Python版函数:

import numpy as np

def OTSU_enhance(img_gray, th_begin=0, th_end=256, th_step=1):
    assert img_gray.ndim == 2, "must input a gary_img"

    max_g = 0
    suitable_th = 0
    for threshold in xrange(th_begin, th_end, th_step):
        bin_img = img_gray > threshold
        bin_img_inv = img_gray <= threshold
        fore_pix = np.sum(bin_img)
        back_pix = np.sum(bin_img_inv)
        if 0 == fore_pix:
            break
        if 0 == back_pix:
            continue

        w0 = float(fore_pix) / img_gray.size
        u0 = float(np.sum(img_gray * bin_img)) / fore_pix
        w1 = float(back_pix) / img_gray.size
        u1 = float(np.sum(img_gray * bin_img_inv)) / back_pix
        # intra-class variance
        g = w0 * w1 * (u0 - u1) * (u0 - u1)
        if g > max_g:
            max_g = g
            suitable_th = threshold
    return suitable_th
时间: 2025-01-17 07:34:12

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简介: 大津法(OTSU)是一种确定图像二值化分割阈值的算法,由日本学者大津于1979年提出.从大津法的原理上来讲,该方法又称作最大类间方差法,因为按照大津法求得的阈值进行图像二值化分割后,前景与背景图像的类间方差最大(何为类间方差?原理中有介绍). 原理: 对于图像I(x,y),前景(即目标)和背景的分割阈值记作T,属于前景的像素点数占整幅图像的比例记为ω0,其平均灰度μ0:背景像素点数占整幅图像的比例为ω1,其平均灰度为μ1.图像的总平均灰度记为μ,类间方差记为g. 假设图像的背景较暗,并且

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