水平集方法（Level Set Method）是一種數值技術，主要用於界面追蹤和形狀建模。它通過將演化的曲線或曲面作為零水平集嵌入到高一維的水平集函式中，然後演化這個高維函式來達到追蹤界面或模型形狀的目的。這種方法可以在笛卡爾格線上進行計算，無需對曲線曲面進行參數化，從而便於追蹤物體的拓撲結構變化，如分裂和合併等。水平集方法的這些特點使其成為處理隨時間變化的物體（例如膨脹中的氣囊或掉落到水中的油滴）的有力工具。
水平集方法最早由Osher和Sethian提出，自那時起，它在圖像處理和計算機視覺領域得到了廣泛的套用。針對水平集方法在演化過程中需要不斷重複計算修正符號距離函式的問題，Li提出了無需重新初始化水平集輪廓分割模型，該模型保持水平集函式為符號距離函式，無需重新初始化，提高了計算的速度和準確度。然而，水平集方法在處理與背景顏色相近的圖像時，可能會遇到分割不準確的問題。為了改進這一點，有研究提出了基於邊界約束的水平集分割方法，利用對象邊界附近像素值近似相等的特性，在水平集演化過程中添加約束項，以更快速精確地分割出目標對象。
水平集方法在套用上也面臨一些挑戰，例如在追蹤界面或形狀的演化過程中，如何處理拓撲變化（如分裂和合併）以及如何確定在分裂時該插入或刪除的點。這些問題使得水平集方法在實際套用中需要更加細緻和精確的處理。