使用python编写canny算法 不能调用opencv库函数

时间: 2024-05-09 14:18:37 浏览: 12
以下是使用Python编写Canny算法的示例代码: ```python import numpy as np import math def gaussian_kernel(size, sigma): """ 生成高斯核 """ kernel = np.zeros((size, size)) for i in range(size): for j in range(size): kernel[i][j] = math.exp(-((i-(size-1)/2)**2+(j-(size-1)/2)**2)/(2*sigma**2))/(2*math.pi*sigma**2) return kernel/np.sum(kernel) def sobel_filter(image): """ 使用Sobel算子计算梯度幅值和方向 """ sobel_x = np.array([[-1, 0, 1], [-2, 0, 2], [-1, 0, 1]]) sobel_y = np.array([[-1, -2, -1], [0, 0, 0], [1, 2, 1]]) height, width = image.shape gradient_x = np.zeros((height, width)) gradient_y = np.zeros((height, width)) for i in range(1, height-1): for j in range(1, width-1): gradient_x[i][j] = np.sum(np.multiply(sobel_x, image[i-1:i+2, j-1:j+2])) gradient_y[i][j] = np.sum(np.multiply(sobel_y, image[i-1:i+2, j-1:j+2])) gradient_magnitude = np.sqrt(np.square(gradient_x) + np.square(gradient_y)) gradient_direction = np.arctan2(gradient_y, gradient_x) return gradient_magnitude, gradient_direction def non_maximum_suppression(gradient_magnitude, gradient_direction): """ 非极大值抑制 """ height, width = gradient_magnitude.shape suppressed = np.zeros((height, width)) for i in range(1, height-1): for j in range(1, width-1): theta = gradient_direction[i][j] if (theta < 0): theta += math.pi if (theta >= math.pi/8 and theta < 3*math.pi/8): q = gradient_magnitude[i+1][j] r = gradient_magnitude[i-1][j] elif (theta >= 3*math.pi/8 and theta < 5*math.pi/8): q = gradient_magnitude[i+1][j-1] r = gradient_magnitude[i-1][j+1] elif (theta >= 5*math.pi/8 and theta < 7*math.pi/8): q = gradient_magnitude[i][j-1] r = gradient_magnitude[i][j+1] else: q = gradient_magnitude[i+1][j+1] r = gradient_magnitude[i-1][j-1] p = gradient_magnitude[i][j] if (p >= q and p >= r): suppressed[i][j] = p else: suppressed[i][j] = 0 return suppressed def double_thresholding(suppressed, low_threshold_ratio, high_threshold_ratio): """ 双阈值法 """ high_threshold = np.max(suppressed) * high_threshold_ratio low_threshold = high_threshold * low_threshold_ratio height, width = suppressed.shape strong_edges = np.zeros((height, width), dtype=np.int32) weak_edges = np.zeros((height, width), dtype=np.int32) strong_edges[suppressed >= high_threshold] = 1 weak_edges[(suppressed < high_threshold) & (suppressed >= low_threshold)] = 1 return strong_edges, weak_edges def edge_tracking(strong_edges, weak_edges): """ 边缘跟踪 """ height, width = strong_edges.shape edges = np.zeros((height, width), dtype=np.int32) for i in range(1, height-1): for j in range(1, width-1): if (strong_edges[i][j] != 0): edges[i][j] = 1 elif (weak_edges[i][j] != 0): if ((strong_edges[i-1:i+2, j-1:j+2] != 0).any()): edges[i][j] = 1 else: edges[i][j] = 0 return edges def canny(image, size, sigma, low_threshold_ratio, high_threshold_ratio): """ Canny算法 """ kernel = gaussian_kernel(size, sigma) smoothed = np.zeros(image.shape) height, width = image.shape for i in range(size//2, height-size//2): for j in range(size//2, width-size//2): smoothed[i][j] = np.sum(np.multiply(kernel, image[i-size//2:i+size//2+1, j-size//2:j+size//2+1])) gradient_magnitude, gradient_direction = sobel_filter(smoothed) suppressed = non_maximum_suppression(gradient_magnitude, gradient_direction) strong_edges, weak_edges = double_thresholding(suppressed, low_threshold_ratio, high_threshold_ratio) edges = edge_tracking(strong_edges, weak_edges) return edges ``` 使用示例: ```python import cv2 # 读取图像 image = cv2.imread('image.jpg', cv2.IMREAD_GRAYSCALE) # 调用Canny算法 edges = canny(image, 5, 1, 0.1, 0.3) # 显示结果 cv2.imshow('edges', edges*255) cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows() ```

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