c++/matlab编程实现 canny 算子进行边缘检测。

时间: 2023-07-15 09:13:36 浏览: 71
C++代码实现: ```cpp #include <iostream> #include <cmath> #include <algorithm> #include <opencv2/opencv.hpp> using namespace std; using namespace cv; // 高斯滤波 void gaussianBlur(Mat &image, int ksize, double sigma) { Mat kernel = getGaussianKernel(ksize, sigma, CV_64F); sepFilter2D(image, image, -1, kernel, kernel); } // sobel 算子计算水平方向和垂直方向梯度 void sobel(Mat &image, Mat &grad_x, Mat &grad_y) { Sobel(image, grad_x, CV_32F, 1, 0, 3); Sobel(image, grad_y, CV_32F, 0, 1, 3); } // 计算梯度幅值和方向 void gradient(Mat &grad_x, Mat &grad_y, Mat &grad_mag, Mat &grad_dir) { cartToPolar(grad_x, grad_y, grad_mag, grad_dir, true); } // 非最大抑制 void nonMaximumSuppression(Mat &grad_mag, Mat &grad_dir, Mat &grad_nms) { float pi = 3.14159265358979323846; grad_nms = Mat::zeros(grad_mag.size(), grad_mag.type()); for (int i = 1; i < grad_mag.rows - 1; i++) { for (int j = 1; j < grad_mag.cols - 1; j++) { float angle = grad_dir.at<float>(i, j); float m1, m2; // 比较梯度方向上的两个像素 if (angle < pi / 4 && angle >= -pi / 4) { m1 = grad_mag.at<float>(i, j - 1); m2 = grad_mag.at<float>(i, j + 1); } else if (angle < -pi / 4 && angle >= -3 * pi / 4) { m1 = grad_mag.at<float>(i - 1, j); m2 = grad_mag.at<float>(i + 1, j); } else if (angle < 3 * pi / 4 && angle >= pi / 4) { m1 = grad_mag.at<float>(i - 1, j - 1); m2 = grad_mag.at<float>(i + 1, j + 1); } else { m1 = grad_mag.at<float>(i - 1, j + 1); m2 = grad_mag.at<float>(i + 1, j - 1); } // 如果当前像素的梯度值不是最大值,就将其设为 0 if (grad_mag.at<float>(i, j) < m1 || grad_mag.at<float>(i, j) < m2) { grad_nms.at<float>(i, j) = 0; } else { grad_nms.at<float>(i, j) = grad_mag.at<float>(i, j); } } } } // 双阈值处理 void doubleThreshold(Mat &grad_nms, Mat &grad_thres, float low_threshold, float high_threshold) { grad_thres = Mat::zeros(grad_nms.size(), grad_nms.type()); for (int i = 0; i < grad_nms.rows; i++) { for (int j = 0; j < grad_nms.cols; j++) { float val = grad_nms.at<float>(i, j); if (val > high_threshold) { grad_thres.at<float>(i, j) = 255; } else if (val > low_threshold) { grad_thres.at<float>(i, j) = 127; } } } } // 连通域分析 void connectedComponents(Mat &grad_thres, Mat &edges, int min_size) { edges = Mat::zeros(grad_thres.size(), grad_thres.type()); vector<vector<Point>> contours; findContours(grad_thres, contours, RETR_EXTERNAL, CHAIN_APPROX_SIMPLE); for (int i = 0; i < contours.size(); i++) { if (contours[i].size() < min_size) { continue; } for (int j = 0; j < contours[i].size(); j++) { Point p = contours[i][j]; edges.at<float>(p) = 255; } } } int main() { Mat image = imread("test.jpg", IMREAD_GRAYSCALE); if (image.empty()) { cerr << "Failed to open image file!" << endl; return -1; } // 高斯滤波 Mat blurred; gaussianBlur(image, 5, 1.4); // sobel 算子计算梯度 Mat grad_x, grad_y; sobel(blurred, grad_x, grad_y); // 计算梯度幅值和方向 Mat grad_mag, grad_dir; gradient(grad_x, grad_y, grad_mag, grad_dir); // 非最大抑制 Mat grad_nms; nonMaximumSuppression(grad_mag, grad_dir, grad_nms); // 双阈值处理 float low_threshold = 35, high_threshold = 70; Mat grad_thres; doubleThreshold(grad_nms, grad_thres, low_threshold, high_threshold); // 连通域分析 int min_size = 10; Mat edges; connectedComponents(grad_thres, edges, min_size); // 显示结果 namedWindow("Original", WINDOW_AUTOSIZE); imshow("Original", image); namedWindow("Edges", WINDOW_AUTOSIZE); imshow("Edges", edges); waitKey(0); return 0; } ``` Matlab代码实现: ```matlab function edges = canny(image, low_threshold, high_threshold, min_size) % 高斯滤波 blurred = imgaussfilt(image, 1.4); % sobel 算子计算梯度 [grad_x, grad_y] = gradient(double(blurred)); % 计算梯度幅值和方向 grad_mag = hypot(grad_x, grad_y); grad_dir = atan2(grad_y, grad_x); % 非最大抑制 grad_nms = non_maximum_suppression(grad_mag, grad_dir); % 双阈值处理 grad_thres = double_threshold(grad_nms, low_threshold, high_threshold); % 连通域分析 edges = connected_components(grad_thres, min_size); end function grad_nms = non_maximum_suppression(grad_mag, grad_dir) [rows, cols] = size(grad_mag); grad_nms = zeros(rows, cols); pi = 3.14159265358979323846; for i = 2 : rows - 1 for j = 2 : cols - 1 angle = grad_dir(i, j); if angle < pi / 4 && angle >= -pi / 4 m1 = grad_mag(i, j - 1); m2 = grad_mag(i, j + 1); elseif angle < -pi / 4 && angle >= -3 * pi / 4 m1 = grad_mag(i - 1, j); m2 = grad_mag(i + 1, j); elseif angle < 3 * pi / 4 && angle >= pi / 4 m1 = grad_mag(i - 1, j - 1); m2 = grad_mag(i + 1, j + 1); else m1 = grad_mag(i - 1, j + 1); m2 = grad_mag(i + 1, j - 1); end if grad_mag(i, j) < m1 || grad_mag(i, j) < m2 grad_nms(i, j) = 0; else grad_nms(i, j) = grad_mag(i, j); end end end end function grad_thres = double_threshold(grad_nms, low_threshold, high_threshold) [rows, cols] = size(grad_nms); grad_thres = zeros(rows, cols); for i = 1 : rows for j = 1 : cols val = grad_nms(i, j); if val > high_threshold grad_thres(i, j) = 255; elseif val > low_threshold grad_thres(i, j) = 127; end end end end function edges = connected_components(grad_thres, min_size) % 取整数类型 grad_thres = uint8(grad_thres); % 连通域分析 cc = bwconncomp(grad_thres); num_pixels = cellfun(@numel, cc.PixelIdxList); % 标记连通域是否符合条件 labels = zeros(size(grad_thres)); for i = 1 : cc.NumObjects if num_pixels(i) < min_size continue end labels(cc.PixelIdxList{i}) = 1; end % 输出边缘图像 edges = uint8(labels) * 255; end ``` 以上代码均实现了高斯滤波、sobel算子计算梯度、计算梯度幅值和方向、非最大抑制、双阈值处理和连通域分析,可以实现 Canny 算子进行边缘检测。

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