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基于CUDA的图像边缘检测方法

基于CUDA的图像边缘检测方法
基于CUDA的图像边缘检测方法

第28卷第5期

杭州电子科技大学学报Vol.28,No.5 2008年10月Jo urnal of Ha ngzhou Dianzi Uni versi ty Oct.2008

基于CUDA 的图像边缘检测方法

辛大红

(杭州电子科技大学图形图像研究所,浙江杭州310018)

收稿日期:2008-07-20

作者简介:辛大红(1983-),男,山西运城人,在读研究生,图形图像学.

摘要:NVIDIA 公司提出的C UDA 技术通过并发执行多个线程以实现大规模快速计算的能力。在研

究CUDA 技术在数字图像处理领域应用的基础上,提出了一种基于NVIDIA CUDA 的方法实现图像

边缘检测,把CUDA 技术的快速计算的能力应用到数字图像处理领域。从C UDA 技术的概况的介

绍出发,对基于NVIDIA C UDA 的图像边缘检测方法以及该方法的详细实现过程进行了形式化的描

述,解决了基于CPU 的传统图像边缘检测方法运行效率低的问题。实验结果证明CUDA 在数字图

像处理的实际应用中卓有成效。

关键词:快速计算;数字图像;边缘检测

中图分类号:TN401 文献标识码:A 文章编号:1001-9146(2008)05-0163-04

0 引 言

图像边缘检测技术是图像处理和计算机视觉等领域最基本的技术,如何快速、精确地提取图像边缘信息一直是国内外研究的热点。传统的边缘检测技术通过C PU 来实现,对一些象素比较高的图像进行边缘检测常常会出现效率低下的问题。近来GPU 已经具备了实现大规模快速计算的编程能力,NVIDIA 公司提出的计算统一设备架构(C omputer Unified Device Architecture,CUDA)技术就是这方面的杰出代表。本文提出的基于C UDA 的图像边缘检测方法是把传统的基于CPU 的图像边缘检测方法移植到具有并行计算能力的GPU 中。通过对传统的图像边缘检测算法的分析,建立C PU 算法和GPU 算法之间的对应关系,从而找到GPU 算法的契合点,然后利用C UDA 技术可以并发执行的优点,同时执行多个线程来提高图像边缘检测的效率。本文提出的基于C UDA 的图像边缘检测方法是对NVIDI A 公司提出的C UDA 编程的一次新的尝试。而C UDA 编程也是对原有的CPU 编程的一种革新,充分利用GPU 快速处理大规模数据计算的优点,把CP U 从繁重的数据计算中解放出来,让CPU 更加有效地执行图像处理其它的工作,从而让GPU 和CP U 各司其职,更有效地配合工作。

1 CUDA 技术概况

多年来计算机图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)以大大超过摩尔定律的速度高速发展。图形处理器的发展极大地提高了计算机图形处理的速度和图形质量,并促进了与计算机图形相关应用领域的快速发展.与此同时,图形处理器绘制流水线的高速度和并行性以及近年来发展起来的可编程功能为图形处理以外的通用计算提供了良好的运行平台,这使得基于GP U 的通用计算成为近两三年来人们关注的一个研究热点.其主要研究内容是,除了在图形处理方面以外,如何利用GPU 来进行更为广泛地

应用计算。NVIDIA 公司提出的C UDA 技术就是在这种背景下出现的。

CUDA 的编程模式是单程序多重数据(Single Program Multiple Data,SPMD)[1],即多个并发的线程执行单一的程序来处理多重数据。在运行过程中,GPU 利用内在的线程调度机制来减少时延,并保持GPU 始终全速工作,以实现线程间的快速轮换。

开发C UDA 程序的语言以C 语言为基础,并对C 语言进行扩展,使GPU 具备并行机制功能。基于CUDA 开发的程序代码在实际执行中分为两种,一种是运行在CPU 上的宿主代码,一种是运行在GPU 上的设备代码。一段CUDA 程序的编译过程如图1

所示。

图1 CUDA 程序的编译过程

典型的CUDA 程序过程一般包括以下过程:

(1)在CPU 上初始化数据;

(2)将数据传到GP U;

(3)运行kernel 处理数据;

(4)把结果传回CPU 。

2 基于CUDA 的图像边缘检测技术的具体实现

经典的边缘检测方法是对原始图像中象素的某小邻域来构造边缘检测算子。本方法通过Roberts 算子[2]来实现边缘检测,Roberts 算子是一种最简单的算子,它利用局部差分算子寻找边缘,即采用对角线方向相邻两象素之差近似梯度幅值检测边缘。检测垂直边缘的效果好于斜向边缘,定位精度高,对噪声敏感,对于一个2 2模板来说,在实际应用中为:

g(x ,y )={[f (x ,y )-f (x +1,y +1)]2+[f (x +1,y )-f (x ,y +1)]2}1/2

(1)

式中,f (x ,y )是输入图像,g (x ,y )是输出图像。

Roberts 计算时利用的象素数共有4个,Roberts 算子边缘定位准,但是对噪声敏感。适用于边缘明显而且噪声较少的图像分割[3]。

在用C UDA 实现图像边缘检测技术时,首先完成C UDA 与OpenGL 的接口工作,在OpenGL 中开辟CUDA 程序运行所需要的缓冲区,然后将所要处理的图像信息与GPU 的纹理内存绑定,这些图像信息包括象素的起始地址(在程序中用*pixel 表示),象素矩阵的宽度iw 和高度ih 。在初始阶段,首先建立一个属于C UDA 的缓冲区对象,然后建立该对象与GPU 内存的映射,C UDA 164 杭州电子科技大学学报 2008年

的kernel 程序可以在GPU 内存上进行读写操作,至此,就建立OpenGL 与C UDA 的接口工作。接着读入需要处理的图像数据,把数据拷贝到GPU 内存上。在分配好kernel 程序运行所需的线程块和每个线程块包含的线程数后,就可以用kernel 程序进行处理,最后把处理的结果通过OpenGL 显示出来。

在程序中kernel 被声明为RobertsTex<<>>(odata,iw,i w ,ih,fScale );尖括号中参数代表将有ih 个线程块block,每个线程块block 中有384个线程。Odata 代表要处理图像的象素指针,iw 代表象素矩阵的宽度,ih 代表象素矩阵的高度,fScale 是返回的图像指针。

在程序中将kernel 程序的线程块thread block 数声明为象素矩阵的高度ih,也就是说每一个线程块thread block 将负责一行象素的Roberts 算子运算,每一个线程块thread block 中包括线程数为384个,这样声明是因为384是32的倍数,而Geforce 8600GT 一个线程块里最多允许的线程数为512个。

Roberts 方法的伪代码为:

.-global -voi d

Roberts Tex(unsi gned char *pR oberts Original,unsigned int Pi tch,int w ,int h,float fScale )

{

(1)unsi gned char *pRoberts =(unsigned c har *)

(((char*)pRobertsOri gi nal)+bloc kIdx.x*Pitch);

(2)for (i nt i =threadIdx.x;i

{

(3)Getpixel(ur,ll,ll,l r);

(4)ComputeR oberts(ul,ur,ll,lr);

}

}

伪代码中的第(1)句中的blockIdx.x 和(2)句中threadIdx.x 分别表示当前线程块(thread block)的索引值和当前线程thread 的索引值,这两个变量的初始值都为0。第(2)句中的blockDim.x 表示线程块thread block 的总数,对应所要处理的图像的象素矩阵的列数。在伪程序代码中我们可以看到,在第(1)句和第(2)句中,这两个变量分别对应了当前处理图像的象素矩阵的行变量和当前行的列变量。在第

(3)句中得到当前处理象素的4个邻域的象素,最后在第(4)句对他们进行Roberts 算子运算检测它们是不是图像的边缘。

3 结 论

实验采用的原始图像如图2所示,在NVI DIA Geforce 8600GTX,Pentium(R)43.00GH 的硬件环境下,利用Roberts 算子对常用的Lena 图像256x256进行边缘检测的CUDA 方法的处理结果如图3所示。

为了有进一步的对比,对程序中的Roberts 算子用Sobel 算子[4]进行替换,然后使用C UDA 自带的测定时间函数来得到程序运行的时间。在C UDA 方法和传统的CP U 方法下分别用Roberts 算子和Sobel 算子对图2所示的原始图像进行处理,运行结果如表1所示:

表1 传统C PU 方法与CUDA 方法比较

CP U 方法(ms)

CUDA 方法(ms)效率比(%)R oberts 算子

153.210.927.13Sobel 算子234.512.82 5.47

由表1可以看出在CUDA 方法下,使用Roberts 算子比传统的CPU 方法快14倍左右,使用Sobel 算子比传统的CPU 方法快20倍左右,这是因为Sobel 算子比Roberts 算子的计算量大,C UDA 更能显出其在运行速度上的优势。

165第5期 辛大红:基于C UDA 的图像边缘检测方法

图2 原始图像 图3 处理后的图像

4 结束语

本文通过对基于C UDA 技术的图像边缘检测技术的实现,探索了CUDA 的一些关键技术,验证了CUDA 技术在数字图像处理领域的高效性。常用的边缘检测方法除了提到的方法外,还有Prewitt 算子[5]、Kirsch 算子、Laplacian 算子、LOG 算子等,这些图像边缘检测的方法都可以通过借鉴Roberts 算子的CUDA 程序来加以实现。

参考文献

[1] NVIDIA.NVIDIA C UDA Programming Guide[EB/OL].https://www.wendangku.net/doc/f13050636.html,/object/cuda get.html.2007-6-18.

[2] 崔屹.数字图像处理技术与应用[M].北京:电子工业出版社,1997:33-42.

[3] 张小琳.图像边缘检测技术综述[J].高能量密度物理,2007(1):37-40.

[4] 何斌,马天予.Visual C++数字图像处理[M].北京:人民邮电出版社,2002:395-397.

[5] 夏良正.数字图像处理(修订版)[M].南京:东南大学出版社,1999:194-202.

A New Method for Image Edge Detection on CUDA

XIN Da hong

(Institute of Graphics an d Ima ge,H angzhou Dian zi University ,H ang z hou Zhe j iang 310018,China)

Abstract:Recently GP U has acquired programmability to perform general purpose fast computation by running ten thousands of threads concurrently.The C UDA technology which provided by NVIDIA Corporation is the new kind of technology in this field.For studying and developing the application of C UDA in digital image processing,this pa per presents a method for image edge detection on NVIDI A C UDA architecture.First make a description of C UDA,then explain e xplicitly the realizing of the ne w method,solve the problem of lo w efficiency of the ima ge edge detec tion based on CP U.The e xperimental results show that the C UDA is practical for some applications of imagine pro cessing.

Key words:fast computation;digital image;edge detection 166 杭州电子科技大学学报 2008年

基于小波变换的图像边缘检测算法

基于小波变换的图像边缘检测算法仿真实 现 学生姓名:XX 指导教师:xxx 专业班级:电子信息 学号:00000000000 学院:计算机与信息工程学院 二〇一五年五月二十日

摘要 数字图像边缘检测是图像分割、目标区域识别和区域形态提取等图像分析领域中十分重要的基础,是图像识别中提取图像特征一个重要方法。 目前在边缘检测领域已经提出许多算法,但是提出的相关理论和算法仍然存在很多不足之处,在某些情况下仍然无法很有效地检测出目标物的边缘。由于小波变换在时域和频域都具有很好的局部化特征,并且具有多尺度特征,因此,利用多尺度小波进行边缘检测既能得到良好的抑制噪声的能力,又能够保持边缘的完备。 本文就是利用此方法在MATLAB环境下来对数字图像进行边缘的检测。 关键词:小波变换;多尺度;边缘检测

Abstract The boundary detection of digital image is not only the important foundation in the field of image segmentation and target area identification and area shape extraction, but also an important method which extract image feature in image recognition. Right now, there are a lot of algorithms in the field of edge detection, but these algorithms also have a lot of shotucuts, sometimes, they are not very effective to check the boundary of the digital image. Wavelet transform has a good localization characteristic in the time domain and frequency domain and multi-scale features, So, the boundary detection of digital image by using multi-scale wavelet can not only get a good ability to suppress noise, but also to maintain the completeness of the edge. This article is to use this method in the environment of MATLAB to detect the boundary of the digital image. Keywords: wavelet transform; multi-scale; boundary detection.

Matlab做图像边缘检测的多种方法

Matlab做图像边缘检测的多种方法 1、用Prewitt算子检测图像的边缘 I = imread('bacteria.BMP'); BW1 = edge(I,'prewitt',0.04); % 0.04为梯度阈值 figure(1); imshow(I); figure(2); imshow(BW1); 2、用不同σ值的LoG算子检测图像的边缘 I = imread('bacteria.BMP'); BW1 = edge(I,'log',0.003); % σ=2 imshow(BW1);title('σ=2') BW1 = edge(I,'log',0.003,3); % σ=3 figure, imshow(BW1);title('σ=3') 3、用Canny算子检测图像的边缘 I = imread('bacteria.BMP'); imshow(I); BW1 = edge(I,'canny',0.2); figure,imshow(BW1); 4、图像的阈值分割 I=imread('blood1.tif'); imhist(I); % 观察灰度直方图,灰度140处有谷,确定阈值T=140 I1=im2bw(I,140/255); % im2bw函数需要将灰度值转换到[0,1]范围内 figure,imshow(I1); 5、用水线阈值法分割图像 afm = imread('afmsurf.tif');figure, imshow(afm); se = strel('disk', 15); Itop = imtophat(afm, se); % 高帽变换 Ibot = imbothat(afm, se); % 低帽变换 figure, imshow(Itop, []); % 高帽变换,体现原始图像的灰度峰值 figure, imshow(Ibot, []); % 低帽变换,体现原始图像的灰度谷值 Ienhance = imsubtract(imadd(Itop, afm), Ibot);% 高帽图像与低帽图像相减,增强图像figure, imshow(Ienhance); Iec = imcomplement(Ienhance); % 进一步增强图像

图像的阈值分割及边缘检测技术

数字图像处理实验报告 题目:图像的阈值分割及边缘检测技术 班级: 姓名: 学号:

图像的阈值分割及边缘检测技术 一、实验目的 1、了解图像的分割技术,掌握图像的全局阈值分割技术并通过MATLAB实现; 2、了解图像的边缘检测,掌握梯度算子图像边缘检测方法。 二、实验内容 1、基于直方图的全局阈值图像分割方法; 2、Edge命令(roberts,perwitt,sobel,log,canny),实现边缘检测。 三、实验原理 1、全局阈值是最简单的图像分割方法。其中,直方图法的原理如下:想做出图 像的直方图,若其直方图呈双峰且有明显的谷底,则可以讲谷底点所对应的灰度值作为阈值T,然后根据该阈值进行分割,九可以讲目标从图像中分割出来。这种方法是用于目标和背景的灰度差较大且直方图有明显谷底的情况。 2、用于边缘检测的梯度算子主要有Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子。 这三种检测算子中,Roberts算子定位精度较高,但也易丢失部分边缘,抗噪声能力差,适用于低噪声、陡峭边缘的场合。Prewitt算子、Sobel算子首先对图像做平滑处理,因此具有一定的抑制噪声的能力,但不能排除检测结果中的虚假边缘,易出现多像素宽度。

四、实验步骤 1、全局阈值分割: ①读取一张图像; ②生成该图像的直方图; ③根据直方图双峰产生的低谷估计阈值T; ④依次读取图像各个点的像素,若大于阈值,则将像素改为255,若小于 阈值,则将该像素改为0; 实验代码如下: I=imread('cameraman.tif'); %读取一张图像 subplot(221);imshow(I); %显示该图像 subplot(222);imhist(I); %生成该图像的直方图 T=60; %根据直方图估计阈值T为60 [m,n]=size(I); %取图像的大小为【m,n】 for i=1:m %依次读取图像各个点的像素,若大于阈 值,则将像素改为255,若小于阈值, 则将该像素改为0 for j=1:n if I(i,j)>=T I(i,j)=255; else I(i,j)=0; end end

几种常用边缘检测算法的比较

几种常用边缘检测算法的比较摘要:边缘是图像最基本的特征,边缘检测是图像分析与识别的重要环节。基于微分算子的边缘检测是目前较为常用的边缘检测方法。通过对Roberts,Sobel,Prewitt,Canny 和Log 及一种改进Sobel等几个微分算子的算法分析以及MATLAB 仿真实验对比,结果表明,Roberts,Sobel 和Prewitt 算子的算法简单,但检测精度不高,Canny 和Log 算子的算法复杂,但检测精度较高,基于Sobel的改进方法具有较好的可调性,可针对不同的图像得到较好的效果,但是边缘较粗糙。在应用中应根据实际情况选择不同的算子。 0 引言 边缘检测是图像分析与识别的第一步,边缘检测在计算机视觉、图像分析等应用中起着重要作用,图像的其他特征都是由边缘和区域这些基本特征推导出来的,边缘检测的效果会直接影响图像的分割和识别性能。边缘检测法的种类很多,如微分算子法、样板匹配法、小波检测法、神经网络法等等,每一类检测法又有不同的具体方法。目前,微分算子法中有Roberts,Sobel,Prewitt,Canny,Laplacian,Log 以及二阶方向导数等算子检测法,本文仅将讨论微分算子法中的几个常用算子法及一个改进Sobel算法。 1 边缘检测

在图像中,边缘是图像局部强度变化最明显的地方,它主要存在于目标与目标、目标与背景、区域与区域( 包括不同色彩) 之间。边缘表明一个特征区域的终结和另一特征区域的开始。边缘所分开区域的内部特征或属性是一致的,而不同的区域内部特征或属性是不同的。边缘检测正是利用物体和背景在某种图像特征上的差异来实现检测,这些差异包括灰度、颜色或纹理特征,边缘检测实际上就是检测图像特征发生变化的位置。边缘的类型很多,常见的有以下三种: 第一种是阶梯形边缘,其灰度从低跳跃到高; 第二种是屋顶形边缘,其灰度从低逐渐到高然后慢慢减小; 第三种是线性边缘,其灰度呈脉冲跳跃变化。如图1 所示。 (a) 阶梯形边缘(b) 屋顶形边缘 (b) 线性边缘 图像中的边缘是由许多边缘元组成,边缘元可以看作是一个短的直线段,每一个边缘元都由一个位置和一个角度确定。边缘元对应着图像上灰度曲面N 阶导数的不连续性。如果灰度曲面在一个点的N 阶导数是一个Delta 函数,那么就

图像边缘检测方法比较研究

图像边缘检测方法比较研究 作者:关琳琳孙媛 来源:《现代电子技术》2008年第22期 摘要:边缘检测在数字图像处理中有着重要的作用。系统分析目前具有代表性的边缘检测方法,并用IDL6.3软件实现各种算法。实验结果表明,各种方法均有各自的优缺点和适用条件,在做图像边缘检测之前,应对图像进行分析,针对图像的特点和应用需求选用合适的方法。 关键词:边缘检测;检测算子;高通滤波;小波变换 中图分类号:TP391文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2008)22-096-03 Comparison of Image Edge Detection Methods GUAN Linlin1,SUN Yuan2 (1.Department of Resource Science and Technology,Beijing Normal University,Beijing,100875,China; 2.96656 Unit of Second Artillery F orces,Chinese People′s Liberation Army,Beijing,100820,China) Abstract:Edge detection plays an important role in digital image processing.This paper comprehensively analyze the representative methods of edge detection at present,and realizes each algorithm with the IDL6.3 software.Results indicate that each method has some advantages and limitations.It should be carefully selected according to the characteristics of the image as well as application needs before conducting edge detection. Keywords:edge detection;detective operators;high-pass filtering;wavelet transform 1 引言 边缘检测技术是图像特征提取中的重要技术之一,也是图像分割、目标区域识别、区域形状提取等图像分析方法的基础。近年来,边缘检测技术被广泛地应用在各个领域,例如工程技术中零件检查[1]、医学中器官病变状况观察[2]、遥感图像处理中道路等典型地物的提取[3]以及估算遥感平台的稳定精度[4]等。这使得如何快速、准确地获得边缘信息成为国内外研究的热点。边缘检测方法在空间域和频域中均可以实现,而且不断涌现出新技术新方法。这些方法

基于matlab的图像边缘提取算法实现及应用

大学 课程设计报告课程名称:数字图像处理与分析 课程设计题目:基于Matlab的图像边缘提取算法实现及应用 姓名:学院:专业:年级:学号:

目录 一.课程设计目的 (3) 二.提取图像边缘的背景与意义 (3) 三.设计的主要内容与原理 (4) 3.1 什么是图像边缘 (4) 3.2 图像边缘提取的基本原理与过程 (5) 3.3 对边缘检测与提取算法的介绍(以Canny与Log为例) 3.3.1坎尼(Canny)边缘算子 (7) 3.3.2Log边缘算子 (10) 四.边缘提取算法的实现 (11) 五对算子的稳定性的探讨 (13) 六结束语 (17) 致谢 (18) 参考文献 (18)

一.课程设计目的 图像的边缘作为图像的一种基本特征,经常被应用到较高层次的图像应用中去。它在图像识别,图像分割,图像增强以及图像压缩等的领域中有较为广泛的应用,也是它们的基础。 图像边缘是图像最基本的特征之一,往往携带着一幅图像的大部分信息。而边缘存在于图像的不规则结构和不平稳现象中,也即存在于信号的突变点处,这些点给出了图像轮廓的位置,这些轮廓常常是我们在图像边缘检测时所需要的非常重要的一些特征条件,这就需要我们对一幅图像检测并提取出它的边缘。而边缘检测算法则是图像边缘检测问题中经典技术难题之一,本文主要介绍两种经典的边缘提取算法,这两种都是用MATLAB语言编程实现,对提取结果进行比较和分析。 二.提取图像边缘的背景与意义 数字图像边缘检测技术起源于20世纪20年代,当时受条件的限制一直没有取得较大进展,直到20世纪60年代后期电子技术、计算机技术有了相当的发展,数字图像边缘检测处理技术才开始进入了高速发展时期。经过几十年的发展,数字图像边缘检测处理技术目前己经广泛应用于工业、微生物领域、医学、航空航天以及国防等许多重要领域,多年来一直得到世界各科技强国的广泛关注。 数字图像边缘检测处理技术在最近的10年发展尤为迅速,每年均有数以百计的新算法诞生,其中包括canny算法、小波变换等多种有相当影响的算法,这些算法在设计时大量运用数学、数字信号处理、信息论以及色度学的有关知识,而且不少新算法还充分吸取了神经网络、遗传算法、人工智能以及模糊逻辑等相关理论的一些思想,开阔了进行数字图像边缘检测处理的设计思路。 现代数字图像边缘检测处理的目标有三:可视化、自动化和定量化: (1)可视化:当图像被采集并显示时,这些图像通常需要改善以便观察者更容易解释它们。感兴趣的目标必须突出或者图像各部位之间的对比度需要增强处理。自从像CT和MRI等三维成像手段问世以来,可视化,特别是三维结构的可视化受到极大的关注。

数字图像处理中的边缘检测技术

课程设计报告 设计题目:数字图像处理中的边缘检测技术学院: 专业: 班级:学号: 学生姓名: 电子邮件: 时间:年月 成绩: 指导教师:

数字图像处理中的边缘检测技术课程设计报告I 目录 1 前言:查阅相关文献资料,了解和掌握基本原理、方法和研究现状,以及实际应用的背景意义 (1) 1.1理论背景 (1) 1.2图像边缘检测技术研究的目的和意义 (1) 1.3国内外研究现状分析 (2) 1.4常用边缘检测方法的基本原理 (3) 2 小波变换和小波包的边缘检测、基于数学形态学的边缘检测法算法原理 (7) 2.1 小波边缘检测的原理 (7) 2.2 数学形态学的边缘检测方法的原理 (7) 3 算法实现部分:程序设计的流程图及其描述 (9) 3.1 小波变换的多尺度边缘检测程序设计算法流程图 (9) 3.2 数学形态学的边缘检测方法程序设计算法描述 (10) 4实验部分:对所给的原始图像进行对比实验,给出相应的实验数据和处理结果 (11) 5分析及结论:对实验结果进行分析比较,最后得出相应的结论 (15) 参考文献 (17) 附录:代码 (18)

1前言 查阅相关文献资料,了解和掌握基本原理、方法和研究现状,以及实际应用的背景意义 1.1 理论背景 图像处理就是对图像信息加工以满足人的视觉心理或应用需求的方法。图像处理方法有光学方法和电子学方法。从20世纪60年代起随着电子计算机和计算技术的不断提高和普及,数字图像处理进入了高速发展时期,而数字图像处理就是利用数字计算机或其它的硬件设备对图像信息转换而得到的电信号进行某些数学处理以提高图像的实用性。 图像处理在遥感技术,医学领域,安全领域,工业生产中有着广泛的应用,其中在医学应用中的超声、核磁共振和CT等技术,安全领域的模式识别技术,工业中的无损检测技术尤其引人注目。 计算机进行图像处理一般有两个目的:(1)产生更适合人观察和识别的图像。 (2)希望能由计算机自动识别和理解图像。数字图像的边缘检测是图像分割、目标区域的识别、区域形状提取等图像分析领域的重要基础,图像处理和分析的第一步往往就是边缘检测。 物体的边缘是以图像的局部特征不连续的形式出现的,也就是指图像局部亮度变化最显著的部分,例如灰度值的突变、颜色的突变、纹理结构的突变等,同时物体的边缘也是不同区域的分界处。图像边缘有方向和幅度两个特性,通常沿边缘的走向灰度变化平缓,垂直于边缘走向的像素灰度变化剧烈。根据灰度变化的特点,图像边缘可分为阶跃型、房顶型和凸缘型。 1.2 图像边缘检测技术研究的目的和意义 数字图像处理是伴随着计算机发展起来的一门新兴学科,随着计算机硬件、软件的高度发展,数字图像处理也在生活中的各个领域得到了广泛的应用。边缘检测技术是图像处理和计算机视觉等领域最基本的技术,如何快速、精确的提取图像边缘信息一直是国内外研究的热点,然而边缘检测也是图像处理中的一个难题。 首先要研究图像边缘检测,就要先研究图像去噪和图像锐化。前者是为了得到飞更真实的图像,排除外界的干扰,后者则是为我们的边缘检测提供图像特征更加明显的图片,即加大图像特征。两者虽然在图像处理中都有重要地位,但本次研究主要是针对图像边缘检测的研究,我们最终所要达到的目的是为了处理速

图像边缘检测算法体验步骤

图像边缘检测算法体验步骤 图像边缘检测算法体验步骤(Photoshop,Matlab)1. 确定你的电脑上已经安装了Photoshop和Matlab2. 使用手机或其他任何方式,获得一张彩色图像(任何格式),建议图像颜色丰富,分辨率比较高,具有比较明显的图像边界(卡通图像,风景图像,桌面图像)3. 将图像保存到一个能够找到的目录中,例如img文件夹(路径上没有汉字)4. 启动Photoshop,打开img文件夹中的图像5. 在工具箱中选择“矩形选择”工具,到图面上选择一个区域(如果分辨率比较高,建议不要太大,否则计算过程比较长)6. 点击下拉菜单【文件】-【新建】,新建一个与矩形选择框同样尺寸的Photoshop图像,不要求保存该图像7. 将该彩色图像转换为亮度图像,即点击下拉菜单【图像】-【模式】-【灰度】,如提示是否合并,选择“Yes”8. 将该单色的亮度图像另存为Windows的BMP文件,点击下拉菜单【文件】-【存储为】,在“存储为”窗口中,为该文件起一个名字,例如test1(保存为test1.bmp)9. 启动Matlab,将当期路径(Current Directory)定位到图像文件夹,例如这里的img文件夹10. 使用imread命令读入该图像,在命令行输入:>> f = imread(test1.bmp);11. 在Matlab中显示该图像,在命令行输入:>> figure, imshow(f)12. 然后,分别使用Matlab图像工具箱中的Edge函数,分别使用Sobel算法,高斯-拉普拉斯(Log)算法和Canny算法得到的边缘图像:在命令行输入:>> g_sobel = edge(f, sobel, 0.05); >> g_log = edge(f, log, 0.003, 2.25); >> g_canny = edge(f, canny, [0.04 0.10], 1.5);13 得到边缘图像计算结果后,显示这些边缘图像: >> figure, imshow(g_sobel) >> figure, imshow(g_log) >> figure, imshow(g_canny)14 可以用不同的图像做对比,后续课程解释算法后,可以变换不同的阈值,得到不同的边缘图像

图像边缘检测方法的研究与实现刘法200832800066

图像边缘检测方法的研究与实现刘法200832800066

青岛大学专业课程设计 院系: 自动化学院 专业: 电子信息工程 班级: 08级电子信息工程3班学生姓名: 刘法 指导教师: 王汉萍庄晓东 日期: 2011年12月23日

题目:图像边缘检测方法的研究与实现 一、边缘检测以及相关概念 1.1边缘,边缘检测的介绍 边缘(edge)是指图像局部强度变化最显著的部分.边缘主要存在于目标与目标、目标与背景、区域与区域(包括不同色彩)之间,是图像分割、纹理特征和形状特征等图像分析的重要基础.图像分析和理解的第一步常常是边缘检测(edge detection). 边缘检测是指使用数学方法提取图像像元中具有亮度值(灰度)空间方向梯度大的边、线特征的过程。 在讨论边缘算子之前,首先给出一些术语的定义: 边缘点:图像中具有坐标] ,[j i且处在强度显著变化的位置上的点.边缘段:对应于边缘点坐标] i及其方位 ,边缘的方位可能是梯度角. ,[j 边缘检测器:从图像中抽取边缘(边缘点和边缘段)集合的算法. 轮廓:边缘列表,或是一条表示边缘列表的拟合曲线. 边缘连接:从无序边缘表形成有序边缘表的过程.习惯上边缘的表示采用顺时针方向序. 边缘跟踪:一个用来确定轮廊的图像(指滤波后的图像)搜索过程. 边缘点的坐标可以是边缘位置像素点的行、列整数标号,也可以在子像素分辨率水平上表示.边缘坐标可以在原始图像坐标系上表示,但大多数情况下是在边缘检测滤波器的输出图像的坐标系上表示,因为滤波过程可能导致图像坐标平移或缩放.边缘段可以用像素点尺寸大小的小线段定义,或用具有方位属性的一个点定义.请注意,在实际中,边缘点和边缘段都被称为边缘.边缘连接和边缘跟踪之间的区别在于:边缘连接是把边缘检测器产生的无序边缘集作为输入,输出一个有序边缘集;边缘跟踪则是将一幅图像作为输入,输出一个有序边缘集.另外,边缘检测使用局部信息来决定边缘,而边缘跟踪使用整个图像信息来决定一个像素点是不是边缘. 1.2 边缘检测算子 边缘检测是图像特征提取的重要技术之一, 边缘常常意味着一个区域的终结和另一个区域的开始. 图像的边缘包含了物体形状的重要信息,它不仅在分析图像时大幅度地减少了要处理的信息量,而且还保护了目标的边界结构. 因此,边缘检测可以看做是处理许多复杂问题的关键. 边缘检测的实质是采用某种算法来提取出图像中对对象与背景间的交界线。图像灰度的变化情况可以用图像灰度分布的梯度来反映,因此可以用局部图像微分技术来获取边缘检测算子。经典的边缘检测方法是对原始图像中的像素的某个邻域来构造边缘检测算子。以下是对几种经典的边缘检测算子进行理论分析,并对各自的性能特点做出比较和评价。 边缘检测的原理是:由于微分算子具有突出灰度变化的作用,对图像进行微分运算,在图像边缘处其灰度变化较大,故该处微分计算值教高,可将这些微分值作为相应点的边缘强度,通过阈值判别来提取边缘点,即如果微分值大于阈值,则为边缘点。

基于道路图像的能见度检测综述

基于道路图像的能见度检测综述 靳引利1)2),许倩1) (长安大学电子与控制工程学院,陕西西安 710064; 长安大学电子与控制工程学院,陕西西安 710064) 摘要:能见度不仅影响道路通行能力,而且极易引发交通事故,威胁生命与财产安全,故监测与检测能见度是保证道路通畅与安全的重要手段。传统能见度检测多依赖气象设备,安装与维护成本较高,难以高密度布设;随道路监控系统的应用,为以图像处理的能见度研究提供了条件。通过介绍能见度相关理论基础,对比目测、器测、图像检测的方法特点。围绕道路交通环境,着重讨论采用基于图像特征法、模型学习的白天能见度检测及光源特征推演的夜间能见度检测研究进展、结果,并以此为基础阐述了道路交通领域能见度检测的研究应用前景。 关键字:能见度检测;图像处理;特征法;模型学习; Summary on Visibility Detection Base on Road Image JIN Yin-li [1][2], XU Qian [1] (College of Electrical and Control Engineering, Chang'an University, Xi'an, 710064)Abstract: Visibility not only affects the capacity of freeway, but also easily leads to accidents, threatening life and property safety. Traditional visibility detecting depends on meteorological facilities, but it has a high cost on installat ion and maintenance of the facilities. Therefore, it’s difficult to lay meteorological facilities with high density in the freeway. With the freeway monitoring system being widely using, it makes a foundation for study visibility based on images. Describe The basic theory research, and compare the principle, the advantages and disadvantages of the three methods-visual method, instrumental method, image detection method; Around the road traffic environment, discuss the status of daytime, nighttime visibility detection, and elaborate on the basis of trends in the transport sector application visibility detected using image processing research. Key words: visibility detection,image processing, feature detection, model learning 0引言 能见度是衡量大气透明度的物理量,同时也是重要的交通气象观测要素之一。在雾、沙尘、霾、大风等恶劣天气影响下道路环境能见度较低,导致行车环境的可视性与辨识度降低,驾驶员通过视觉获得周边信息量降低,对行车安全构成威胁,因此监测与检测能见度是预防低能见度安全隐患的重要手段。特别是在具备高速度、大流量特性的高速公路上,出现雨、雪、大雾等恶劣气象时,低能见度对驾驶员视觉干扰严重,极易引发交通事故,且往往会引起连锁反应,导致严重追尾事件或重大人员伤亡事故。因此及时与准确掌握道路能见度是关系到道路使用者生命、财产安全的大事,也是道路运营者需要全力解决的问题。 本文通过介绍国内外道路交通领域的能见度检测方法,着重于综述基于图像处理的能见度研究状况,期望全面了解行业内该领域现状,并对其发展起到推进作用1。 1作者简介:靳引利(1972—)男,副教授,硕士生导师,研究方向为交通系统分析与仿真、交通机电系统、交通信息系统、交通控制与评估研究、软件工程(yljin@https://www.wendangku.net/doc/f13050636.html,);许倩(1990—)女,在读硕士,控制理论与控制工程专业(xuqianchn@https://www.wendangku.net/doc/f13050636.html,);

基于matlab的图像边缘检测算法研究和仿真设计

基于matlab的图像边缘检测算法研究和仿真 目录 第1章绪论 1 1.1 序言 1 1.2 数字图像边缘检测算法的意义 1 第2章传统边缘检测方法及理论基础 2 2.1 数字图像边缘检测的现状与发展 2 2.2 MATLAB和图像处理工具箱的背景知识 3 2.3 数字图像边缘检测关于边缘的定义 4 2.4 基于一阶微分的边缘检测算子 4 2.5 基于二阶微分的边缘检测算子 7 第3章编程和调试 10 3.1 edge函数 10 3.2 边缘检测的编程实现 11 第4章总结 13 第5章图像边缘检测应用领域 13 附录参考文献 15

第1章绪论 §1.1 序言 理解图像和识别图像中的目标是计算机视觉研究的中心任务,物体形状、物体边界、位置遮挡、阴影轮廓及表面纹理等重要视觉信息在图像中均有边缘产生。图像边缘是分析理解图像的基础,它是图像中最基本的特征。在Marr的计算机视觉系统中,图像边缘提取占据着非常重要位置,它位于系统的最底层,为其它模块所依赖。图像边缘提取作为计算机视觉领域最经典的研究课题,长期受到人们的重视。 图像边缘主要划分为阶跃状和屋脊状两种类型。阶跃状边缘两侧的灰度值变化明显,屋脊状边缘则位于灰度增加与减少的交界处。传统的图像边缘检测方法大多是从图像的高频分量中提取边缘信息,微分运算是边缘检测与提取的主要手段。由于传统的边缘检测方法对噪声敏感,所以实际运用效果有一定的局限性。近年来,越来越多的新技术被引入到边缘检测方法中,如数学形态学、小波变换、神经网络和分形理论等。 Canny于1986年提出基于最优化算法的边缘检测算子,得到了广泛的应用,并成了与其它实验结果作比较的标准。其原因在于他最先建立了优化边缘检测算子的理论基础,提出了迄今为止定义最为严格的边缘检测的三个标准。另外其相对简单的算法使得整个过程可以在较短的时间实现。实验结果也表明,Canny算子在处理受加性高斯白噪声污染的图像方面获得了良好的效果[1]。 §1.2 数字图像边缘检测算法的意义 数字图像处理是控制领域的重要课题,数字图像边缘检测是图像分割、目标区域识别和区域形状提取等图像分析领域十分重要的基础,是图像识别中提取图像特征的一个重要方法。边缘中包含图像物体有价值的边界信息,这些信息可以用于图像理解和分析,并且通过边缘检测可以极降低后续图像分析和处理的数据量。图像理解和分析的第一步往往就是边缘检测,目前它已成为机器视觉研究领域最活跃的课题之一,在工程应用中占有十分重要的地位。 图像的边缘检测技术是数字图像处理技术的基础研究容,是物体识别的重要基础。边缘特征广泛应用于图像分割、运动检测与跟踪、工业检测、目标识别、双目立体视觉等领域。现有边缘检测技术在抑制噪声方面有一定的局限性,在阈值参数选取方面自适

实验三图像分割与边缘检测

数字图像处理实验报告 学生姓名王真颖 学生学号L0902150101 指导教师梁毅雄 专业班级计算机科学与技术1501 完成日期2017年11月06日

计算机科学与技术系信息科学与工程学院

目录 实验一.................................................................................................. 错误!未定义书签。 一、实验目的.................................................................................................... 错误!未定义书签。 二、实验基本原理 ........................................................................................... 错误!未定义书签。 三、实验内容与要求....................................................................................... 错误!未定义书签。 四、实验结果与分析....................................................................................... 错误!未定义书签。实验总结............................................................................................... 错误!未定义书签。参考资料.. (3) 实验一图像分割与边缘检测 一.实验目的 1. 理解图像分割的基本概念; 2. 理解图像边缘提取的基本概念; 3. 掌握进行边缘提取的基本方法;

图像边缘检测方法研究综述_段瑞玲

第31卷第3期2005年5月 光学技术 OP T ICA L T ECHN IQ U E V ol.31No.3 M ay 2005 文章编号:1002-1582(2005)03-0415-05 图像边缘检测方法研究综述 段瑞玲,李庆祥,李玉和 (清华大学精密仪器及机械学系,北京 100084) 摘 要:图像的边缘是图像最基本也是最重要的特征之一。边缘检测一直是计算机视觉和图像处理领域的经典研究课题之一。图像分析和理解的第一步常常是边缘检测。边缘检测的目的是去发现图像中关于形状和反射或透射比的信息,是图像处理、图像分析、模式识别、计算机视觉以及人类视觉的基本步骤之一。其结果的正确性和可靠性将直接影响到机器视觉系统对客观世界的理解。对一些传统的边缘检测方法和近年来广泛收到关注的边缘检测算法进行了简单介绍。综述中只涉及到检测方面,而没有讨论滤波、边缘定位、算法的复杂程度和边缘检测器性能的评价。 关键词:图像处理;边缘检测;梯度算法;差分边缘检测 中图分类号:T P751 文献标识码:A Summary of image edge detection DU AN Rui_ling,LI Qin g_xiang,LI Yu_he (Department of P recisio n I nstrument and M echanology,Tsing hua University,Beijing 100084,China) Abstract:Edg e is one of the most fundamental and sig nificant features.Edge detection is alw ay s one of the most classical studying projects o f computer vision and image processing field.T he fist step of image analy sis and understanding is edg e de tec-tion.T he g oal of edge detection is to recover information about shapes and reflectance o r transmittance in an image.I t is one of the fundamental steps in image processing,mage analy sis,image patter recognition,and computer vision,as well as in human vision.T he correctness and reliability of its results affect directly the comprehension machine system made fo r objective w orld. T he summary for basic edge de tection metho ds was made.It involv ed the detection methods only but no t filtering,edge loca-tion,analy sis of algorithm complexity and functional evaluation about a detecto r. Key words:image processing;imag e detection;gradient arithmetic; 1 引 言 早在本世纪初,人类为了用图片及时传输世界各地发生的新闻事件,便开始了对图像处理技术的研究。用计算机进行图像处理,改善图像质量的有效应用开始于1964年美国喷气推进实验室对太空传回的大批月球照片进行处理,并收到了明显的效果。然而,图像处理技术的真正发展还是在上世纪60年代末,其原因一方面是由于受到航天技术发展的刺激,另一方面是作为图像处理工具的数字计算机和各种不同类型的数字化仪器及显示器的突飞猛进发展。迄今为止,数字图像作为一门崭新的学科,日益受到人们的重视,并且在科学研究、工农业生产、军事技术和医疗卫生等领域发挥着越来越重要的作用。 机器视觉主要是利用计算机实现人类的视觉功能,对客观世界的三维场景的感知、识别和理解。边缘是图像的最基本特征,边缘检测通常是机器视觉系统处理图像的第一个阶段,是机器视觉领域内经典的研究课题之一,其结果的正确性和可靠性将直接影响到机器视觉系统对客观世界的理解。 2 图像边缘定义 图像的大部分信息都存在于图像的边缘中,主要表现为图像局部特征的不连续性,即图像中灰度变化比较剧烈的地方。因此,我们把边缘定义为图像中灰度发生急剧变化的区域边界。根据灰度变化的剧烈程度,通常将边缘划分为阶跃状和屋顶状两种类型[1]。阶跃边缘两边的灰度值变化明显,而屋顶边缘位于灰度值增加与减少的交界处。那么,对阶跃边缘和屋顶边缘分别求取一阶、二阶导数就可以表示边缘点的变化。因此,对于一个阶跃边缘点,其灰度变化曲线的一阶导数在该点达到极大值,二阶导数在该点与零交叉;对于一个屋顶边缘点,其灰 415 收稿日期:2004-06-01;收到修改稿日期:2004-10-20 E-mail:duanrl03@mails.ts https://www.wendangku.net/doc/f13050636.html, 作者简介:段瑞玲(1979_),女,山西人,清华大学博士研究生,从事装配系统及微观图像处理研究。

边缘检测原理(内含三种算法)

边缘检测原理的论述

摘要 数字图像处理技术是信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。图像边缘是图像最基本的一种特征,边缘在图像的分析中起着重要的作用。边缘作为图像的一种基本特征,在图像识别、图像分割、图像增强以及图像压缩等的领域中有较为广泛的应用,其目的就是精确定位边缘,同时更好地抑制噪声。目前,数字图像处理技术被广泛应用于航空航天、通信、医学及工业生产等领域中。图像边缘提取的手段多种多样,本文主要通过MATLAB语言编程分别用不同的算子例如Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、Kirsch 算子、Laplacian算子、Log算子和Canny算子等来实现静态图像的边缘检测,并且和检测加入高斯噪声的图像进行对比。阐述了不同算子在进行图像边缘提取的特点,并在此基础上提出利用小波变换来实现静态图像的边缘检测。 【关键字】图像边缘数字图像边缘检测小波变换 背景 图像处理就是对图像信息加工以满足人的视觉心理或应用需求的方法。图像处理方法有光学方法和电子学方法。从20世纪60年

代起随着电子计算机和计算技术的不断提高和普及,数字图像处理进入了高速发展时期,而数字图像处理就是利用数字计算机或其它的硬件设备对图像信息转换而得到的电信号进行某些数学处理以提高图像的实用性。 计算机进行图像处理一般有两个目的:(1)产生更适合人观察和识别的图像。(2)希望能由计算机自动识别和理解图像。数字图像的边缘检测是图像分割、目标区域的识别、区域形状提取等图像分析领域的重要基础,图像处理和分析的第一步往往就是边缘检测。 边缘是图象最基本的特征.边缘检测在计算机视觉、图象分析等应用中起着重要的作用,是图象分析与识别的重要环节,这是因为子图象的边缘包含了用于识别的有用信息.所以边缘检测是图像分析和模式识别的主要特征提取手段。 所谓边缘是指其周围像素灰度后阶变化或屋顶状变化的那些像素的集合,它存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域,基元与基元之间。因此它是图象分割所依赖的重要的特征,也是纹理特征的重要信息源和形状特征的基础;而图象的纹理形状特征的提取又常常依赖于图象分割。图象的边缘提取也是图象匹配的基础,因为它是位置的标志,对灰度的变化不敏感,它可作为匹配的特征点。 图象的其他特征都是由边缘和区域这些基本特征推导出来 的.边缘具有方向和幅度两个特征.沿边缘走向,像素值变化比较平缓;而垂直与边缘走向,则像素值变化比较剧烈.而这种剧烈可能呈

图像边缘检测方法的研究与实现刘法200832800066

青岛大学 专业课程设计 院系: 自动化学院 专业: 电子信息工程 班级: 08级电子信息工程3班 学生姓名: 刘法 指导教师: 王汉萍庄晓东 日期: 2011年12月23日 题目:图像边缘检测方法的研究与实现 一、边缘检测以及相关概念 1.1边缘,边缘检测的介绍 边缘(edge)是指图像局部强度变化最显著的部分.边缘主要存在于目标与目标、目标与背景、区域与区域(包括不同色彩)之间,是图像分割、纹理特征和形状特征等图像分析的重要基础.图像分析和理解的第一步常常是边缘检测(edge detection). 边缘检测是指使用数学方法提取图像像元中具有亮度值(灰度)空间方向梯度大的边、线特征的过程。 在讨论边缘算子之前,首先给出一些术语的定义: 边缘点:图像中具有坐标] i且处在强度显著变化的位置上的点. ,[j 边缘段:对应于边缘点坐标] i及其方位 ,边缘的方位可能是梯度角. ,[j 边缘检测器:从图像中抽取边缘(边缘点和边缘段)集合的算法. 轮廓:边缘列表,或是一条表示边缘列表的拟合曲线. 边缘连接:从无序边缘表形成有序边缘表的过程.习惯上边缘的表示采用顺时针方向序. 边缘跟踪:一个用来确定轮廊的图像(指滤波后的图像)搜索过程. 边缘点的坐标可以是边缘位置像素点的行、列整数标号,也可以在子像素分辨率水平上表示.边缘坐标可以在原始图像坐标系上表示,但大多数情况下是在边缘检测滤波器的输出图像的坐标系上表示,因为滤波过程可能导致图像坐标平移或缩放.边缘段可以用像素点尺寸大小的小线段定义,或用具有方位属性的一个点定义.请注意,在实际中,边缘点和边缘段都被称为边缘.

边缘连接和边缘跟踪之间的区别在于:边缘连接是把边缘检测器产生的无序边缘集作为输入,输出一个有序边缘集;边缘跟踪则是将一幅图像作为输入,输出一个有序边缘集.另外,边缘检测使用局部信息来决定边缘,而边缘跟踪使用整个图像信息来决定一个像素点是不是边缘. 1.2 边缘检测算子 边缘检测是图像特征提取的重要技术之一, 边缘常常意味着一个区域的终结和另一个区域的开始. 图像的边缘包含了物体形状的重要信息,它不仅在分析图像时大幅度地减少了要处理的信息量,而且还保护了目标的边界结构. 因此,边缘检测可以看做是处理许多复杂问题的关键. 边缘检测的实质是采用某种算法来提取出图像中对对象与背景间的交界线。图像灰度的变化情况可以用图像灰度分布的梯度来反映,因此可以用局部图像微分技术来获取边缘检测算子。经典的边缘检测方法是对原始图像中的像素的某个邻域来构造边缘检测算子。以下是对几种经典的边缘检测算子进行理论分析,并对各自的性能特点做出比较和评价。 边缘检测的原理是:由于微分算子具有突出灰度变化的作用,对图像进行微分运算,在图像边缘处其灰度变化较大,故该处微分计算值教高,可将这些微分值作为相应点的边缘强度,通过阈值判别来提取边缘点,即如果微分值大于阈值,则为边缘点。 Roberts,Sobel,Prewwit是基于一阶导数的边缘检测算子,图像的边缘检测是通过2*2或者3*3模板作为核与该图像中的每个像素点做卷积和运算,然后选取合适的阈值以提取边缘。 Laplace边缘检测算子是基于二阶导数的边缘检测算子,该算子对噪声敏感。Laplace算子的改进方式是先对图像进行平滑处理,然后再应用二阶导数的边缘检测算子,其代表是拉普拉斯高斯(LOG)算子。前边介绍的边缘检测算法是基于微分方法的,其依据是图像的边缘对应一阶导数的极大值点和二阶导数过零点。Canny算子是另外一类边缘检测算子,它不是通过微分算子检测边缘,而是在满足一定约束条件下推导出的边缘检测最优化算子。 1.3 边缘检测算法 对于边缘的检测常常借助于空域微分算子进行,通过将其模板与图像卷积完成。两个具有不同灰度值的相邻区域之间总存在灰度边缘。灰度边缘是灰度值不连续(或突变) 的结果,这种不连续常可利用求一阶和二阶导数方便地检测到。已有的局部技术边缘检测方法,主要有一次微分(Sobel 算子、Robert s 算子等) 、二次微分(拉普拉斯算子等)。这些边缘检测器对边缘灰度值过渡比较尖锐且噪声较小等不太复杂的图像,大多数提取算法均可以取得较好的效果。但对于边缘复杂、采光不均匀的图像来说,则效果不太理想。主要表现为边缘模糊、边缘非单像素宽、弱边缘丢失和整体边缘的不连续等方面。 用算子检测图像边缘的方法是用小区域模板对图像进行处理,即采用卷积核作为掩模模板在图像中依次移动,完成图像中每个像素点同模板的卷积运算,最终输出的边缘幅度结果可以检测出图像的边缘。卷积运算是一种邻域运算。图像处理认为:某一点像素的结果不但和本像素灰度有关,而且和其邻域点值有关。运用模板在图像上依此对每一个像素进行卷积, 即模板上每一个点的值与其在图像上当前位置对应的像素点值相乘后再相加,得出的值就是该点处理后的新值。 边缘检测算法有如下四个步骤:

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