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1、Gabor小波理論的植物根系圖像邊緣檢測研究宋文龍。等Gabor小波理論的植物根系圖像邊緣檢測研究StudyingtheEdgeDetectionofImagesofPlantRootsBasedonGaborWaveletTheory索支龍王互據(jù)營陽(東北林業(yè)大學(xué)教育部生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱150040)摘要：植物根系中提取出的植物根系圖像具有噪聲較大、受光照強(qiáng)度變化影響大等特點(diǎn)，利用Gabor小波能夠多方向、多尺度濾波及確定時(shí)頻最佳意義下紋理的邊緣特性，提出了運(yùn)用Gabor小波檢
2、測植物根系圖像邊緣的方法。Matlab仿真結(jié)果表明，采用該方法提取的輪廓更接近于真實(shí)輪廓圖像，驗(yàn)證了該方法的有效性和可行性。關(guān)鍵詞：植物根系圖像噪聲邊緣檢測Gabor小波Matlab仿真中圖分類號：’rP215文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A’Abstract：Theimagesofplantrootthatextractedfromthestudyofplantrootusuallyaccompanywithbignoises。andareaffectedbyvariationofthelightintensity．Be
3、causeGaborwaveletisabletofilterindifferentdirectionandinmultiplescales。anddeterminthecharacteristicsofthegrainedgeunderoptimaltimeandfrequencysignificance，thusitisproposedthatusingGaborwaveletfordetectingimageedgeoftheplantroot．TheresultofMatlabindicatest
4、hatthecontourextractedbythismethodisclosertorealcontourimage。SOtheeffectivenessandfeasibilityofthismethodareverified．Keywords：PlantrootImagenoiseEdgedetectionGaborwaveletMatlabsimulation0引言邊緣檢{貝4存在一定的復(fù)雜性。傳統(tǒng)的邊緣檢測方法雖然易于實(shí)現(xiàn)且具有較好的實(shí)時(shí)陛，但在抗噪性能和邊緣定位方面往往不能得到滿意的效果¨。
5、1。利用Gabor函數(shù)作為濾波器實(shí)現(xiàn)紋理分割，能夠在時(shí)頻最佳意義下確定紋理的邊緣。從而得到多方向、多尺度的濾波結(jié)果，綜合這些結(jié)果，就可捕捉到絕大多數(shù)不同方向的邊緣點(diǎn)。植物根系圖像邊緣檢測是數(shù)字圖像處理技術(shù)在植物根系研究中的重要內(nèi)容。為建立有效的根系分布理論模型一“1，本文構(gòu)建了一種Gabor濾波邊緣提取算子，以獲取固坡植物生長過程中根形態(tài)的圖像；然后在特定方向下，對這些圖像進(jìn)行多尺度邊緣信息提取，以獲得不同尺度下的邊緣特征信息；最后對這些信息進(jìn)行分析和融合，從中得到植物根系圖像邊緣輪廓。12DGabor函
6、數(shù)2DGabor小波函數(shù)定義為‘卜引：國家自然基金資助項(xiàng)目(蝙號：F010602)。修改稿收到日期：2010一08—25。第一作者宋史龍．男。1973年生，2008年畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，教授；主要從事林業(yè)工程自動(dòng)化、智能控制及檢測方面的研究。峨．。(=)=掣e㈠m川ⅦsU3,OaTl’p，一P爭](1)or式中：u為Gabor核函數(shù)的方向；移為Gabor核函數(shù)的尺度；z=(菇，Y)為圖像中的一個(gè)像素點(diǎn)；”0表示求對應(yīng)值的歐式范數(shù)；
7、
8、}?？刂聘咚勾翱诘膶挾?、振蕩部分的波長
9、及方向，定義為k。=kve謝‘，其中，k，=而一∥”為濾波器采樣頻率，尼一為最大采樣頻率／為限制頻域中核函數(shù)距離的間隔因子；∥。=rru／8，為濾波器的方向選擇性。參數(shù)or決定了高斯窗寬與波長之比，它與濾波器的帶寬之間的關(guān)系為：一2iⅥ／29，甭+1＼(2)式中：妒為用倍頻程表示的半峰帶寬。當(dāng)妒=0．5倍頻程時(shí)，or一21T；當(dāng)妒=1倍頻程時(shí)，or一1T；當(dāng)9=1．5倍頻程時(shí)，盯一2．5。式(1)中的Gabor核函數(shù)是自相似的，通過對Gabor濾波器進(jìn)行適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)和尺度變化，即調(diào)節(jié)方向參數(shù)u和尺度參數(shù)口(
10、它們可以由母函數(shù)統(tǒng)一生成)。每個(gè)Gabor核都是由高斯函數(shù)包絡(luò)的復(fù)平面波。式(1)方括號中的第一項(xiàng)決定了Gabor核的振蕩部分，第二項(xiàng)則補(bǔ)償直流分量，當(dāng)參數(shù)盯的值較大時(shí)，直流分量可以忽略不計(jì)。由式(1)可見，Gabor函數(shù)蛾．。(Z)是一個(gè)幫_C24PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONV01．32No．3March2011Gabor小波理論的植物根系圖像邊緣檢測研究宋文龍，等上的復(fù)值函數(shù)，設(shè)尺¨(z
