Phương pháp đường phân nước (watershed) dựa trên các phép toán hình thái học, được Beucher và Meyer đề nghị [36], với ý tưởng cơ bản là để đối tượng phóng to từ một
điểm trũng bằng phép lan hình thái học và không để các đối tượng gắn liền (merge) với nhau bằng đường phân nước (hay còn gọi đập nước). Một cách hình tượng, hình ảnh là một địa hình được phủđầy nước, nước sẽ tích lũy vào các vùng thấp nhất và tạo thành các ao hồ. Khi nước dâng lên các ao hồ sẽ gắn liền với nhau, nhưng chúng ta ngăn lại bằng cách xây các đập ngăn nước. Các đập ngăn nước là các đường biên phân cách giữa các ao hồ – được xem là các đối tượng. Mỗi đập ngăn nước sẽ hình thành một vòng đường biên đóng cho các đối tượng. (Hình 4-3)
(a) (b) (c) (d)
Hình 4-3. Quá trình tạo đường phân nước
(a) Ảnh nhị phân (b) Dạng biến đổi dựa trên khoảng cách
(c) hình ảnh 3 chiều cho thấy độ sâu của ao hồ (d) kết quả hình thành đường phân nước
Phương pháp phân tách dựa vào đường phân nước trên hình ảnh nhị phân sử dụng biến
đổi theo khoảng cách, muốn có được kết quả tốt thì các tế bào phải ở dạng tròn và
đường biên phải đều (ít lồi lõm). Tuy nhiên hình dạng của tế bào có nhiều biến đổi vì nhiều lý do khác nhau. Do vậy, trong trường hợp này, cách thức đường phân nước sẽ
làm phân tách thành nhiểu vùng nhỏ (gọi là over-segmentation). Để khắc phục tình trạng này, một cách thức bổ trợ được thực hiện, các vùng phân tách nhỏ sẽ được liên kết với nhau dựa vào thông tin diện tích và chu vi phần đường viền liền kề với nhau. Mỗi vùng phân tách nhỏ có diện tích còn nhỏ hơn diện tích tế bào chuẩn, sẽđược kết với một vùng khác liền kề với đường biên ngăn cách nhau dài nhất. Ngoài ra, hai vùng
được kết với nhau còn phải thỏa mãn một ngưỡng khoảng cách cho trước, để tránh trường hợp việc liên kết không tạo thành một tế bào. Quá trình này lặp lại nhiều lần cho đến khi không còn kết các vùng với nhau được nữa [38].
Hình 4-4. Quá trình bộ trợ phương pháp đường phân nước
(a) Ảnh gốc nhị phân (b) sau khi áp dụng thuật toán hình thành có nhiều đường phân nước (c) sau khi gộm các thành phần nhỏ có đường biên kề nhau dài nhất
Với đặc tính của đường phân nước, nhiều công trình chọn lựa phương pháp này để
phân tách các đối tượng tế bào như Di Ruberto [13], Borey Tek [25], Jiang [31], và Norberto [37]. Khuyết điểm của phương pháp này, như phân tích ở trên, điều kiện để
kết hợp các phần nhỏ cần thông tin kích thước – diện tích – của đối tượng, việc xử lý ghép các phần nhỏ lại với nhau có xử lý phức tạp và mất nhiều chi phí so sánh. Trong một số trường hợp có thể bị sai lệch gây ra bởi việc chọn lựa và kết hợp các thành phần nhỏ.