基于canny算子的圖像邊緣檢測(cè)算法

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1、基于Canny算子的圖像邊緣檢測(cè)算法石桂名1，2，魏慶濤1，孟繁盛1（1.大連科技學(xué)院，遼寧大連116052；2.大連海事大學(xué)，遼寧大連116026）摘要：圖像邊緣檢測(cè)是一種非常經(jīng)典的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的圖像處理技術(shù)，主要是根據(jù)圖像的某種特定信息，把目標(biāo)的邊緣與周?chē)膮^(qū)分開(kāi)來(lái)。回顧了幾種傳統(tǒng)的邊緣檢測(cè)方法，并分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)，詳細(xì)闡述了Canny算子的檢測(cè)原理和實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Canny算子是最優(yōu)的邊緣檢測(cè)算子，能夠較穩(wěn)定地對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行邊緣信息提取，得到較好的檢測(cè)效果。.jyqkask做卷積，處理后的圖像比原

2、來(lái)模糊了一些，有利于圖像邊緣檢測(cè)的進(jìn)行。由于高斯函數(shù)經(jīng)傅里葉變換后還是高斯函數(shù)，能構(gòu)成一個(gè)在頻域具有平滑性能的低通濾波器：2.2.2用一階偏導(dǎo)的有限差分計(jì)算梯度的幅值和方向2.2.3非極大值抑制為了確定邊緣，不僅要得到全局的梯度，還要保留局部梯度最大的點(diǎn)，而抑制非極大值[4]。如何解決這個(gè)問(wèn)題非常重要，這里是利用梯度的方向。如圖1所示。四個(gè)扇區(qū)的標(biāo)為0~3，對(duì)應(yīng)3×3鄰域的4種可能組合。在每一點(diǎn)上，鄰域的中心像素M與沿著梯度線的兩個(gè)像素相比較。若M的梯度值小于或等于沿梯度線的兩個(gè)相鄰像素梯度值，則令M=0。即：2.2

3、.4雙閾值法雙閾值法[5]對(duì)非極大值抑制圖像作用兩個(gè)閾值τ1和τ2，并且2τ1≈τ2，可以得到兩個(gè)閾值邊緣圖像N1[i，j]和N2[i，j]。使用高閾值能得到N2[i，j]，其含有假邊緣相對(duì)較少。雙閾值法在N2[i，j]中把邊緣連接成輪廓，當(dāng)?shù)竭_(dá)輪廓的端點(diǎn)時(shí)，該算法用領(lǐng)域法，把在N1[i，j]的8鄰點(diǎn)位置邊緣點(diǎn)連接到輪廓上，最終將N2[i，j]全部連接起來(lái)，其領(lǐng)域結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。3實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果3.1參數(shù)選擇Canny算法包含許多可以調(diào)整的參數(shù)，它們將影響到算法的計(jì)算時(shí)間與實(shí)效。（1）高斯濾波器的大?。菏紫仁褂闷交瑸V波器

4、直接影響Canny算法的結(jié)果[6]。要檢測(cè)圖像中較小的、變化明顯的細(xì)線時(shí)，應(yīng)采用較小的濾波器，這樣產(chǎn)生的模糊效果才少。反之，檢測(cè)圖像中較大的、平滑的邊緣，即將較大的一塊圖像區(qū)域涂成一個(gè)固定點(diǎn)的灰度值，就需要大的濾波器。（2）閾值：本文采用了兩個(gè)閾值，比采用一個(gè)閾值更加靈活，但是，它也有缺點(diǎn)，閾值存在的共性問(wèn)題。如果閾值設(shè)得過(guò)高，可能會(huì)漏掉重要信息；閾值過(guò)低，就會(huì)把更多細(xì)節(jié)信息括進(jìn)來(lái)。因此，想要尋找可以適用于所有圖像的通用閾值，暫時(shí)還是個(gè)難點(diǎn)，還沒(méi)有一個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的方法。3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果Canny邊緣檢測(cè)算法仿真圖如圖2，

5、圖3所示。經(jīng)過(guò)以上兩組圖片對(duì)比，發(fā)現(xiàn)Canny算子適合于用于提取信息相對(duì)簡(jiǎn)單的圖像，效果明顯；但對(duì)于一些細(xì)節(jié)復(fù)雜的圖像來(lái)說(shuō)，分割效果不明顯，會(huì)出現(xiàn)邊緣丟失和邊緣誤判的情況，需要在后續(xù)的算法中不斷改進(jìn)。4結(jié)語(yǔ)Canny算子邊緣檢測(cè)相對(duì)其他的算子得到的處理圖像效果更明顯，邊緣更細(xì)致，其他的算子的邊緣檢測(cè)得到的圖像邊緣并不十分明顯。Canny邊緣檢測(cè)算子根據(jù)對(duì)信噪比與定位乘積進(jìn)行測(cè)度，得到最佳的逼近算子，所以得到的圖像邊緣會(huì)更清晰。它也有些缺點(diǎn)，無(wú)法有效地處理噪聲的影響問(wèn)題，會(huì)產(chǎn)生許多不存在的邊緣，不便于觀察。因此，在不同

6、的情況下應(yīng)選擇相應(yīng)的算法來(lái)達(dá)到檢測(cè)目的。簡(jiǎn)介：石桂名（1983—），女，河北任丘人，碩士，講師。研究方向?yàn)樾盘?hào)處理。魏慶濤（1978—），男，遼寧撫順人，碩士，副教授。研究方向?yàn)橹悄芸刂啤?jyqkatlab研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（4）：91-94.