【智能車】攝像頭算法理論(2)——OTSU大津法與谷底最小值


1、OTSU簡述    

        在進行圖像的二值化時需要選取一個閾值T(Threshold),通常情況下現場調節選取與大津法選取,顯然人工選取並不牢靠,一般選用大津法分析現場圖像,根據環境自適應選取出最為合適閾值,在發車前使用一次大津法,此后均按照此閾值進行二值化

        大津法的基本原理時將圖像分為前景和背景兩部分,分割的依據是其灰度值的大小,分割點即是閾值;此方法遍歷不同閾值,計算該閾值下前景與背景的類間方差,類間方差時衡量前景與背景整體圖像灰度的均勻程度,當這一方差取極大值時,說明此二者差別越大,區分越明顯,也就達到了需要的閾值

2、具體方法

        記:在M×N的圖像中,前景像素點占比ω0,像素點數目為N0,平均灰度μ0;背景像素點數占整幅圖像的比例為ω1,像素點數目N1,平均灰度為μ1,圖像的總平均灰度記為μ,類間方差記為g,閾值為T,則有:

                     ω0=N0/ M×N (1)
      ω1=N1/ M×N (2)
      N0+N1=M×N (3)

        由T分割M×N中的N0N1,這就構建出了Tω0/1的聯系
      ω01=1(4)
      μ=ω0μ01μ1 (5)
      g=ω00-μ)^2+ω11-μ)2 (6) 

 

        將(5)帶入(6)中可得:

                      g=ω0ω101)2   

        當g取最大值時對應的T值即為所求,T需要的遍歷的范圍可取在最小灰度與最大灰度之間

        對於這一方法的理解,一般而言大津法適用於噪聲較小(可將圖像事先經過降噪處理)的,灰度直方圖符合雙峰分布(雙峰分別為背景和前景,中間的低谷對應橫軸值即為閾值T) 

 

3、OTSU問題所在

        在利用OTSU進行對賽道的閾值分割,尤其時對賽道邊緣存在黑色邊條時,OTSU往往會出現誤判:

 

                                                 大津法

 

                                                 谷底最小值 

        而采用谷底最小值算法進行分割效果較好

4、谷底最小值    

                                  


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