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本发明公开了一种基于KL熵的RSF水平集图像自动分割方法，包括：获取待分割图像；对待分割图像进行显著性分析，确定RSF模型的初始水平集；计算图像的KL熵，将图像的KL熵值作为分割曲线内外部能量的权值系数，并将图像的KL熵引入RSF模型的水平集函数中，确定待分割图像的拟合能量泛函；根据待分割图像的拟合能量泛函，求解演化方程，根据演化方程迭代求解，确定图像分割结果。本发明基于新RSF模型用于提高图像边缘的检测能力，即利用KL熵作为曲线内外部能量的权值系数，模型的内部能量就是曲线附近的局部领域能量，对于灰度不均、对比度低的图片的分割效果比RSF模型好，且同样参数设定情况下，分割同一张图片，迭代次数更少便可以得到相同的分割结果。