基于圖像邊緣檢測算法的研究

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1、研究與探太原科技2009年第2期0凰國@0匡@啪文章編號：1006～4877(2009)02—0031-03基尋國像邊緣禧測算法硇硼竅呂玉琴，曾光宇(中北大學(xué)儀器科學(xué)與動態(tài)測試教育部重點實驗室，山西太原030051)摘要：近年來．小波分析已成為工程學(xué)科中迅速發(fā)展起來的一個新領(lǐng)域，小波變換在時域和頻域同時具有良好的局部化性質(zhì)，而且對于高頻成分采用逐步精細的時域或頻域取樣步長，可以聚焦到對象的任意細節(jié)。介紹了邊緣檢測的經(jīng)典算子和小波邊緣檢測的方法，用Matlab實現(xiàn)后對各種算法進行比較，并分析了各種算法的優(yōu)劣，單從效

2、果而言，基于小波的算法較好關(guān)鍵詞：小波變換；圖像處理；邊緣檢測中圖分類號：TP751文獻標(biāo)志碼：A邊緣檢測是圖像理解、分析和識別領(lǐng)域中的一噪聲抑制和邊緣檢測之間尋求較好的平衡。其表達個基礎(chǔ)又重要的課題，邊緣檢測的效果會直接影響式近似于高斯函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)。Canny邊緣檢測算圖像分割和識別的性能，迄今已有許多邊緣檢測算子對受加性噪聲影響的邊緣檢測是最優(yōu)的。法。近年來，小波分析成為應(yīng)用數(shù)學(xué)和工程學(xué)科中2．2Robe,s梯度算子迅速發(fā)展的一個新領(lǐng)域。小波變換就是時域一頻域?qū)﹄A躍狀邊緣，在邊緣點處一階導(dǎo)數(shù)有極值，的局部變

3、換，因此能夠更有效地從信號中提取有用因此可計算每個像素處的梯度來檢測邊緣點。對于信息。本文主要介紹基于小波變換的圖像邊緣檢測圖像g(，Y)，在(，Y)處的梯度定義為grad方法。(，Y)。梯度是一矢量，大小代表邊緣的強度，方1邊緣檢測概述向與邊緣走向垂直。梯度算子僅用最近鄰像素的灰1．1邊緣檢測的目的和應(yīng)用度計算，對噪聲敏感，無法抑制噪聲的影響。圖像中邊緣檢測是利用物體和背景在某種圖像2．3Prewitt和Sobel算子特征中的差異來實現(xiàn)的，這些差異包括灰度、顏色Prewitt從加大邊緣檢測算子的模板大小出發(fā)，或

4、紋理特征，檢測出圖像特征發(fā)生變化的位置從而由2x2擴大到3×3來計算差分算子。采用Prewitt達到檢測目的算子不僅能檢測邊緣點，而且能抑制噪聲的影響。圖像邊緣是分析和理解圖像的基礎(chǔ)，是圖像中Sobel在Prewitt算子的基礎(chǔ)上，對4一鄰域采用帶權(quán)最基本的特征，圖像處理的研究中許多都涉及到邊的方法計算差分，該算子不僅能檢測邊緣點，且能緣檢測。圖像邊緣檢測在實際工程中有著廣泛的應(yīng)進一步抑制噪聲的影響，但檢測的邊緣較寬。用，如圖像匹配、模式識別、特征提取和圖像編碼2．4Laplace算子等[”。Laplace算子是

5、一與方向無關(guān)的各向同性(旋轉(zhuǎn)1．2主要內(nèi)容和方法軸對稱)邊緣檢測算子。其特點是各向同性、線形本文主要介紹圖像的邊緣檢測，采用幾種經(jīng)典和位移不變，對細線和孤立點檢測效果好。但邊緣算法和小波變換的方法，最后采用小波變換的方方向信息丟失，常產(chǎn)生雙像素的邊緣，對噪聲有雙法。采用各方法對標(biāo)準(zhǔn)圖像進行檢測、提取邊緣．倍加強作用。由于梯度算子和Laplace算子都對噪并對各種方法進行比較分析，得出各自的優(yōu)缺點團。聲敏感，因此一般在用它們檢測邊緣前要先對圖像2邊緣檢測的幾種經(jīng)典算法進行平滑翻。2．1Canny算子’2．5馬爾算子

6、Canny邊緣檢測利用高斯函數(shù)的一階微分，在馬爾算子是在拉普拉斯算子的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，由于拉普拉斯算子對噪聲比較敏感，為了減少噪聲影響，可先對待檢測圖進行平滑，然后再用拉普拉收稿日期：2008—12—05：修回日期：2009—01—05作者簡介：呂玉琴(1982一)，女，山西原平人。2006年9月就斯算子檢測邊緣。再利用二階導(dǎo)數(shù)算子過零點的性讀于中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，攻讀碩士學(xué)質(zhì)，可確定圖像中階躍狀邊緣的位置。應(yīng)注意馬爾位。算子用于噪聲較大的區(qū)域會產(chǎn)生高密度的過零點。·3·究與探討太原科技2009年第2期蕊0

7、國咖島@0聳、r匡@∞3小波變換在邊緣檢測中的應(yīng)用BW=edge(I，‘log’)3．1小波在邊緣檢測中的應(yīng)用BW=edge(I，‘log’，thresh)由于基小波的選取具有很大靈活性．因此應(yīng)用BW=edge(I，‘log’，thresh，sigma)學(xué)科的各領(lǐng)域可根據(jù)所討論問題的自身特點選取小[BW，threshold]=edge(I，‘log’，?)波基。從這個方面看。小波變換比經(jīng)典的傅立葉變使用各種算法后的效果圖見圖1。換更具有廣泛的適用性。到目前為止，人們已構(gòu)造了各種各樣的小波及小波基。下面給出幾種有代

8、表性的小波。3．1．1Haar小波■■該正交函數(shù)是由Haar提出來的。Haar(哈爾)原圖小波h(t)的正交集合是一群具有在特定區(qū)間大小為±1，且其他區(qū)問為0的方塊波所組成。由于Haar基不是連續(xù)函數(shù)，因而用途不廣。3．1．2Daubechies小波Daubechies小波是一個緊支撐正交小波，對于Prewitt法RobertsLaplacian'~給定的支撐寬度具有極值