• 二值化函数cvThreshold()参数CV_THRESH_OTSU的疑惑【转】


    查看OpenCV文档cvThreshold(),在二值化函数cvThreshold(const CvArr* src, CvArr* dst, double threshold, double max_value, int threshold_type)中,参数threshold_type有5种类型:

    • THRESH_BINARY
    • THRESH_BINARY_INV
    • THRESH_TRUNC
    • THRESH_TOZERO
    • THRESH_TOZERO_INV

    问题来了:为什么可以在threshold_type参数中使用CV_THRESH_OTSU,在哪里可以查看这种OTSU,它用的什么方法?经多次验证,二值化的效果很好,且速度很快。
    已经有一些同志在使用:
    例证1:例证1
    例证2:例证2
    例证3:例证3

        我的遭遇:为了二值化一个比较大的图像(10M,3840*2748),痛苦的看了各种论文,尝试了各种的二值化方法:一维OTSU,快速迭代的一维OTSU,二维的OTSU,快速迭代的二维OTSU。但现实的残酷的!只有二维的OTSU和快速迭代的OTSU可用,但前者处理时间让人难以接受,后者也要500多个ms。        快速迭代的二维OTSU算法是根据吴一全老师的《二维最大类间方差阈值分割的快速迭代算法》(论文下载链接,提取码:fd0b)来实现的。但是令我哭笑不得的是,无意中在网上发现了一种方法threshold_type使用参数使用CV_THRESH_OTSU时,时间却大大的缩短。程序如下(
    程序下载链接提取码:fd0b),图像下载  (提取码:24f3)。

    /* otsu_2d:二维最大类间方差阈值分割的快速迭代算法   吴一全 */
    #include <iostream>
    #include <cv.h>
    #include <highgui.h>
    
    using namespace std;
    double TwoDimentionOtsu(IplImage *image);
    int main()  
    { 
            IplImage* srcImage = cvLoadImage( "E:/image_1/14.bmp",0 ); 
            assert(NULL != srcImage);
    
            cvNamedWindow("src",0);
            cvShowImage("src",srcImage); 
    
            clock_t start_time=clock();
    
            //计算最佳阈值 
            double threshold = TwoDimentionOtsu(srcImage);//70,125
    
            clock_t end_time=clock();
            cout<< "Running time is: "<<static_cast<double>(end_time-start_time)/CLOCKS_PER_SEC*1000<<"ms"<<endl;//输出运行时间
    
            cout << "threshold=" << threshold << endl;
    
            IplImage* biImage = cvCreateImage(cvGetSize(srcImage),8,1);  
            //对图像二值化
            //cvThreshold(srcImage,biImage,255,255, CV_THRESH_OTSU | CV_THRESH_BINARY);
            cvThreshold(srcImage,biImage,threshold,255, CV_THRESH_BINARY);
    
            cvNamedWindow("binary",0);  
            cvShowImage("binary",biImage);  
    
            cvWaitKey(0);  
    
            cvReleaseImage(&srcImage);  
            cvReleaseImage(&biImage);  
    
            cvDestroyAllWindows();  
    
            return 0;  
    } 
    double TwoDimentionOtsu(IplImage *image)
    {
            double t0 = 0, s0 = 0, t = 0, s = 0;
            int width = image->width;  
            int height = image->height; 
            double dHistogram[256][256]={0.0};                                //建立二维灰度直方图  
            unsigned long sum0 = 0,sum1 = 0;                                //sum0记录所有的像素值的总和,sum1记录3x3窗口的均值的总和
            uchar* data = (uchar*)image->imageData; 
            for(int i=0; i<height; i++)  
            {  
                    for(int j=0; j<width; j++)  
                    {  
                            unsigned char nData1 = data[i * image->widthStep + j];//nData1记录当前点(i,j)的像素值
                            sum0 += nData1;
                            unsigned char nData2 = 0;  //nData2记录以当前点(i,j)为中心三领域像素值的平均值
                            int nData3 = 0;                                        //nData3记录以当前点(i,j)为中心三领域像素值之和,注意9个值相加可能超过一个字节  
                            for(int m=i-1; m<=i+1; m++)  
                            {  
                                    for(int n=j-1; n<=j+1; n++)  
                                    {  
                                            if((m>=0)&&(m<height)&&(n>=0)&&(n<width))
                                                    nData3 += data[m * image->widthStep + n];
                                    }  
                            }  
                            nData2 = (unsigned char)(nData3/9);    //对于越界的索引值进行补零,邻域均值
                            sum1 += nData2;
                            dHistogram[nData1][nData2]++;  
                    }  
            }
    
            long N = height*width;                //总像素数  
            t = sum0/N;                                        //图像灰度级均值
            s = sum1/N;                                        //邻域平均灰度级的均值
    
            s0 = s;
            t0 = t; 
            for(int j=0; j<256; j++)
                    for(int i=0; i<256; i++) 
                    {
                            dHistogram[i][j] = dHistogram[i][j]/N;  //得到归一化的概率分布 
                    }
    
                    double w0 = 0.0,w1 = 0.0,u0i = 0.0,u1i = 0.0,u0j = 0.0,u1j = 0.0;
    
                    do
                    {
                            t0 = t;
                            s0 = s;
                            w0 = w1 = u0i = u1i = u0j = u1j = 0.0;
                            for (int i = 0,j; i < 256; i++)
                            {
                                    for (j = 0; j < s0; j++)
                                    {
                                            w0 += dHistogram[i][j];
                                            u0j += dHistogram[i][j] * j;
                                    }
    
                                    for (; j < 256; j++)
                                    {
                                            w1 += dHistogram[i][j];
                                            u1j += dHistogram[i][j] * j;
                                    }
    
                            }
                            for (int j = 0,i = 0; j < 256; j++)
                            {
                                    for (i = 0; i < t0; i++)
                                            u0i += dHistogram[i][j] * i;
                                    for (; i < 256; i++)
                                            u1i += dHistogram[i][j] * i;
                            }
                            u0i /= w0;
                            u1i /= w1 ;
                            u0j /= w0;
                            u1j /= w1;
    
                            t = (u0i + u1i)/2;
                            s = (u0j + u1j)/2;
                    }while ( t != t0);//是否可以用这个做为判断条件,有待考究,请高手指点
    
                    return t;//只用t做为阈值,个人也感觉不妥,但没有找到更好的方法,请高手指点
    
    }

    输出结果:

     cvThreshold()参数设为CV_THRESH_OTSU,输入结果:
     

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