La umbralización permite etiquetar la imagen resultante de los procesos de filtrado del ruido y realce de los bordes a fin de obtener los píxels en los que se produce un borde. Los principales problemas que se producen en la umbralización son los siguientes:

• Pérdidas de conectividad entre los píxels que forman parte del borde, bien por la existencia de bordes poco definidos, por la utilización de fuertes algoritmos de filtrado de ruido, o por condiciones de umbralización muy exigentes.
• Generación de bordes de anchura múltiple por la existencia de bordes muy difuminados después del filtrado del ruido, o por condiciones de umbralización poco exigentes.
• Existencia de falsos bordes, preferentemente por la existencia de ruido.

1. Operadores basados en la primera derivada. Se distinguen las siguientes técnicas:

• Umbralización simple. Se define un único umbral T que define la existencia de borde:
• Si g(x,y) > = T, entonces b(x,y) = BORDE
• Si g(x,y) < T , entonces b(x,y) = NO BORDE
Presenta el inconveniente de necesitar un excesivo conocimiento a priori de las condiciones de la escena. Si la T es pequeña se producen muchos falsos bordes. Si la T es grande desaparecen bordes verdaderos.
• Umbralización múltiple. Se definen dos o más umbrales, T1 y T2 con T2 >T1, que producen dos imágenes b1(x,y) y b2(x,y). Se consideran inicialmente como bordes los así etiquetados en b2(x,y). Cuando se detecta el final de un borde, se busca si posee continuación en alguno de los vecinos de b1(x,y), incorporándolo en caso afirmativo a los de b2(x,y).
• Determinación de los máximos locales del gradiente. Supresión de los no máximos. A fin de evitar el excesivo conocimiento a priori de la escena, que implica la utilización de umbrales globales, se buscan condiciones locales, como es la determinación de los máximos en la dirección del gradiente. Así, se parte de una imagen b(x,y) en la que figuran todos los posibles bordes. Para cada uno de ellos se determina la dirección del gradiente, determinándose los valores de los dos vecinos, reales o interpolados, en dicha dirección. Solo permanece el punto como borde si es el máximo de los dos vecinos. Este proceso permite que, ante un perfil similar al de una montaña, solo permanezcan los puntos que forman cresta.
2. Operadores basados en la segunda derivada. Se basan en la detección de los llamados "zero-crossing" o paso por cero. Para aquellos puntos con una magnitud del gradiente superior a un umbral, se calcula en la dirección del gradiente el valor de la segunda derivada de los vecinos, reales o interpolados. Si se produce un paso por cero, negativo a positivo o viceversa, se considera que existe borde.

3. Operadores basados en la comparación de funciones locales de intensidad.

4. Operadores basados en la comparación con máscaras orientadas. Se selecciona la máscara cuya convolución da un mayor valor y se etiqueta en función de umbrales simples o múltiples.