自适应阈值二值化之最大类间方差法(大津法，OTSU)

最大类间方差法是由日本学者大津(Nobuyuki Otsu)于1979年提出的,是一种自适应的阈值确定的方法,又叫大津法,简称OTSU。它是按图像的灰度特性,将图像分成背景和目标2部分。背景和目标之间的类间方差越大,说明构成图像的2部分的差别越大,当部分目标错分为背景或部分背景错分为目标都会导致2部分差别变小。因此,使类间方差最大的分割意味着错分概率最小。对于图像I(x,y),前景(即目标)和背景的分割阈值记作Th,属于前景的像素点数占整幅图像的比例记为w1,其平均灰度G1;背景像素点数占整幅图像的比例为w2,其平均灰度为G2。图像的总平均灰度记为G_Ave,类间方差记为 g。

假设图像的背景较暗,并且图像的大小为MXN,图像中像素的灰度值小于阈值的像素个数记作N1,像素灰度大于阈值的像素个数记作N2,则有:

采用遍历的方法得到使类间方差最大的阈值,即为所求。

代码如下：

（C文件）

 #include <stdio.h>
 #include <math.h>
 #include "myOtsu.h"
 typedef unsigned char uchar;
 int myOtsu(const IplImage *frame) //大津法求阈值
 {
     #define GrayScale 256   //frame灰度级
     int width = frame->width;
     int height = frame->height;
     int pixelCount[GrayScale]={};
     float pixelPro[GrayScale]={};
     int i, j, pixelSum = width * height, threshold = ;
     float w0, w1, u0tmp, u1tmp, u0, u1, deltaTmp, deltaMax = ;
     uchar* data = (uchar*)frame->imageData;  

     //统计每个灰度级中像素的个数
     for(i = ; i < height; i++)
     {
         for(j = ;j < width;j++)
         {
             pixelCount[(int)data[i * width + j]]++;
         }
     }  

     //计算每个灰度级的像素数目占整幅图像的比例
     for(i = ; i < GrayScale; i++)
     {
         pixelPro[i] = (float)pixelCount[i] / pixelSum;
     }  

     for(i = ; i < GrayScale; i++)//遍历所有从0到255灰度级的阈值分割条件，测试哪一个的类间方差最大
     {
         w0 = w1 = u0tmp = u1tmp = u0 = u1 = deltaTmp = ;
         for(j = ; j < GrayScale; j++)
         {
             if(j <= i)   //背景部分
             {
                 w0 += pixelPro[j];
                 u0tmp += j * pixelPro[j];
             }
             else   //前景部分
             {
                 w1 += pixelPro[j];
                 u1tmp += j * pixelPro[j];
             }
         }
         u0 = u0tmp / w0;
         u1 = u1tmp / w1;
         deltaTmp = (float)(w0 *w1* pow((u0 - u1), )) ;
         if(deltaTmp > deltaMax)
         {
             deltaMax = deltaTmp;
             threshold = i;
         }
     }
     return threshold;
 }

（H文件）

 #ifndef MYOTSU_H_
 #define MYOTSU_H_
 typedef struct {
     int width;
     int height;
     unsigned char imageData;
 }IplImage;
 extern int myOtsu(const IplImage *frame);
 #endif /*MYOTSU_H_*/

大家转载请注明出处！谢谢！

在这里要感谢GISPALAB实验室的各位老师和学长学姐的帮助！谢谢~