摘  要： 圖像分割是圖像處理中的重要工作，醫學圖像的多樣性和復雜性使其在圖像分割中具有較大的難度。閾值法由于高效、簡單而成為圖像分割的重要方法，但對于復雜的醫學圖像，其效果并不很理想。Powell法是最好的直接搜索法，利用改進的Powell法可以更好地搜索目標。為此，提出了一種將Otsu法和Powell法相結合的圖像分割方法，仿真實驗表明，該方法可以快速有效地分割圖像，魯棒性強。
關鍵詞： 醫學圖像; 圖像分割; 閾值分割; 優化算法

    圖像分割是圖像處理中的一項關鍵技術,是按照一定的原則將一幅圖像或景物分為若干個特定的、具有獨特性質的部分或子集，并提出感興趣的目標的技術和過程。在這個過程中，人們往往只對圖像中的某些部分感興趣，因此圖像分割的質量會直接影響后續工作（如圖像分析、識別）的進行。近年來，隨著生物醫學成像技術的快速發展，人們能夠獲得大量高分辨率的醫學圖像數據影像，如計算機斷層成像(CT)、核磁共振成像(MRI)和超聲成像(US)等技術，它們已經廣泛應用于醫療診斷、術前計劃和治療等各個環節。這些技術不但豐富了醫學診療中正常和帶有病狀的相關知識，同時也為醫學診斷和治療體系做出了重要貢獻。從圖像中把感興趣區分離出來是醫學圖像分割的重點。由于人體解剖結構的復雜性、組織器官形狀的不規則性以及不同個體間的差異性，研究圖像分割技術在醫學圖像處理過程中具有十分重要的意義[1-2]。
1 Otsu閾值法的圖像分割
    圖像分割是圖像處理領域中的一個基本問題，也是自動目標識別技術中的一項關鍵技術,是目標特征提取、識別與跟蹤的基礎。目前已經提出的圖像分割方法的種類很多，從分割角度來看，分為相似性和非連續性。其中，非連續性分割包括邊緣檢測和邊緣跟蹤，相似性分割包括閾值分割和區域分裂與合并。閾值分割簡單、有效且效果很好，但閾值法只能通過產生二值圖像來區分兩個不同的類，并且只考慮像素本身的值，沒有考慮像素的空間特性，因此對噪聲很敏感[3-4]。
1.1 Otsu算法的閾值分割
    由于閾值處理直觀、實現簡單且計算速度快，因此圖像閾值處理在圖像分割應用中處于核心地位。閾值處理可視為一種統計決策理論問題，其目的是在把像素分配給兩個或多個組的過程中使引入的平均誤差最小。Otsu方法在類間方差最大的情況下是最佳的，其基本概念是：好閾值分類就其像素灰度值而言應該是截然不同的，換言之，就其灰度值而言，給出最好的類間分離的閾值就是最好的閾值。除了最佳性之外，Otsu方法還有一個重要的特性，即它完全以在一幅圖像的直方圖上執行計算為基礎，而直方圖是很容易得到一維陳列的[5]。



  

    本文分析了經典Otsu算法的優點及不足，提出了一種將邊緣改進Otsu算法與改進的Powell算法相結合的圖像閾值分割法。該方法在搜索方向每次完全更新之后就將搜索方向再次設定為初始的正交搜索方向，使其計算量大為降低。將計算最佳閾值的過程作為一個優化問題進行計算，極大地縮短了最優閾值的搜索時間，更利于圖像的實時處理。仿真結果表明，利用該算法可以得到很好的分割效果且魯棒性強。
參考文獻
[1] 翁漩，鄭小林，姜海. 醫學圖像分割技術研究進展[J].醫療衛生裝備， 2007，28(1)：37-39.
[2] 李康順，李茂民，張文生. 一種基于改進遺傳算法的圖像分割方法[J]. 計算機應用研究，2009，26(11)：4364-4367.
[3] 胡斌，宮寧生. 一種改進的Otsu閾值分割算法[J]. 微電子學與計算機，2009，26(12)：153-155.
[4] 李丹霞，韋玉科.基于自適應閾值的舌像分割方法[J]. 計算機技術與發展， 2011，21(9)：63-65.
[5] 高欣，卓東風，劉國洋. 基于改進遺傳算法的圖像分割[J]. 通信技術，2011，44(10)：46-48.
[6] 韓翠英，孔娟. 關于圖像分割算法的優化仿真研究[J].計算機仿真， 2011，28(6)：262-265.