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本文针对生物仿真的图像分割算法——LEGION的半自动化和仅能分割灰度图像这两点不足，分别提出了改进方法。首先，本文引入图像分割效果的评价函数，提出了参数自动确定的LEGION算法，从而解决了原始LEGION方法中参数的自动确定问题；其次，本文提出三维空间LEGION算法，将其用于彩色图像的分割，较好的分割出了目标及其重要细节；最后，本文针对图像中既有纹理性质目标又有非纹理性质目标的情况，提出了复合LEGION算法，结果表明这种方法对于图像中不同性质目标的分割非常有效。 本文的特点在于： (1) 首次将图像分割效果的评价函数应用于参数自动确定的LEGION方法中，提高了原始LEGION方法的自动化程度； (2) 提出了分割彩色图像的三维空间LEGION方法。