控制標記符分水嶺分割算法
(2011-01-10 04:44:39)
//示例流程
①原圖像及默認的分水嶺變換：
>> f=imread('rice_tophat.png');
>> h=fspecial('sobel')
h =
1 2 1
0 0 0
-1 -2 -1
>> fd=double(f);
>> g=sqrt(imfilter(fd,h,'replicate').^2+imfilter(fd,h','replicate').^2);%梯度，具體參《梯度》博文
>> L=watershed(g);
>> wr=L==0;%分水嶺脊線
>> subplot(121),imshow(f),subplot(122),imshow(wr)
從圖中看到，過分割現象特別嚴重。這樣的結果完全沒有意義。
②計算圖像中大量局部最小區域的位置：
>> rm=imregionalmin(f);whos rm
Name Size Bytes Class Attributes
rm 253x251 63503 logical
>> figure,imshow(rm)
其中，白點標記的小區域均爲“局部最小區域”——這塊區域的亮度值相同且其周圍的亮度值都比它大。
③計算圖像的“擴展的最小變換”，即通過一個閾值來擴展“局部最小區域”(讓更多的與最小區域相似的像素合併到最小區域裏邊來)：
>> im2=imextendedmin(f,45);%試了多次，閾值爲45左右效果較好
>> figure,imshow(im2)
>>fim=f;fim(im2)=175;figure,imshow(fim)%以灰色來顯示這些“局部最小區域”
（此時，所有亮的區域均爲擴展的“局部最小區域”）
可以看到，將擴展的局部最小區域疊加到原圖像上後的效果。灰度區域灰度值爲175.
這個“擴展的局部最小區域”作爲內部標記符集合。
//不對，內部標記應選在要提取的目標上，這幅圖像中要提取的是米粒圖像，故作如下修改：
>>im2＝~im2;%im2是 二值矩陣，取反即可
>>fim=f;fim(im2)=175;figure,imshow(fim,[])
可見，已將米粒區域修改爲對應的“擴展最小區域”——這個作爲內部標記符
④尋找外部標記符：
>> temp=bwdist(im2);%距離變換
>>figure,imshow(temp,[])
>>Lim=watershed(temp);
>>em=Lim==0;
>>figure,imshow(em) %em=external marker，外部標記符
結果顯示一片黑，進一步查看：
>> whos em
Name Size Bytes Class Attributes
em 253x251 63503 logical
>> max(em(:))
ans =
0
原因：距離變換後得到的一些孤立的亮區域，那些區域包含分水嶺脊線，而所有的黑色區域對應匯水盆地。em包含在所有亮區域內，不能連通。求出的分水嶺變換全爲1：沒找到合適的分水嶺脊線（不能形成對圖像有效分割的分水嶺脊線）。
實際上，應該對im2的補求分水嶺變換，這樣求得的分水嶺脊線就在米粒之間，這個作爲外部標記符。
下面對“擴展局部最小區域(im2)”的補求分水嶺變換：
>> temp=bwdist(~im2);figure,imshow(temp,[])
和預料的一樣，目標區域爲匯水盆地。最亮的地方對應分水嶺脊線。
>> Lim=watershed(temp);em=Lim==0;figure,imshow(em)
這些脊線應該作爲外部標記纔對!
⑤仿二值圖像分水嶺分割的方法，將此區域疊加到原圖像上：
>> f(em)=255;figure,imshow(f,[])
可看到，過分割現象已不存在了，但出現了一點誤分割（右下角處）。
⑥對於標記分水嶺方法來說，第⑤步應該修改爲：給出內部和外部標記後，就可以使用它們來修改梯度圖像——使用稱爲“強制最小”的過程。方法如下：
>> g2=imimposemin(g,im2 | em);%im2爲內部標記，em爲外部標記
>> L2=watershed(g2);
>> f2=f;f2(L2==0)=255;figure,imshow(f2,[])
分割到的結果比較理想，但爲什麼會有一部分沒有被分割？？
總結一下整個程序：
f=imread('rice_tophat.png');
h=fspecial('sobel');
fd=double(f);
g=sqrt(imfilter(fd,h,'replicate').^2+imfilter(fd,h','replicate').^2);
rm=imregionalmin(f);
im2=imextendedmin(f,45);%閾值要通過觀察來定
im2=~im2;
temp=bwdist(im2);
Lim=watershed(temp);em=Lim==0;
g2=imimposemin(g,im2|em);
L2=watershed(g2);
f2=f;f2(L2==0)=255;
figure,imshow(f2,[])
//要根據實際情況來定，如中間不一定要經過im2=~im2;的轉換。總體流程是這樣的。