列举出边缘检测的三种方法,分别以其典型算子为例进行说明
时间: 2023-06-12 12:07:44 浏览: 150
数字图像处理 图像边缘检测
边缘检测是一种常见的计算机视觉任务,其目的是在一幅图像中找到物体与背景之间的边缘。以下是三种常见的边缘检测方法:
1. Sobel算子
Sobel算子是一种基于梯度的边缘检测算子,它通过计算灰度图像中每个像素点的梯度值,来确定该点是否为边缘点。Sobel算子包括水平和垂直两个方向的梯度运算,具体操作如下:
水平方向:
-1 0 1
-2 0 2
-1 0 1
垂直方向:
-1 -2 -1
0 0 0
1 2 1
以水平方向为例,对于一幅灰度图像I(x,y),其水平方向梯度Gx(x,y)的计算公式为:
Gx(x,y) = I(x-1,y-1)*(-1) + I(x-1,y)*0 + I(x-1,y+1)*1
+ I(x,y-1)*(-2) + I(x,y)*0 + I(x,y+1)*2
+ I(x+1,y-1)*(-1) + I(x+1,y)*0 + I(x+1,y+1)*1
同理,垂直方向梯度Gy(x,y)的计算公式为:
Gy(x,y) = I(x-1,y-1)*(-1) + I(x-1,y)*(-2) + I(x-1,y+1)*(-1)
+ I(x,y-1)*0 + I(x,y)*0 + I(x,y+1)*0
+ I(x+1,y-1)*1 + I(x+1,y)*2 + I(x+1,y+1)*1
最终的梯度值G(x,y)为:
G(x,y) = sqrt(Gx(x,y)^2 + Gy(x,y)^2)
如果G(x,y)的值超过了某个阈值,那么该点被认为是一个边缘点。
2. Canny算子
Canny算子是一种基于多级阈值的边缘检测算法,它可以检测出较细的边缘,并且对噪声比较鲁棒。Canny算子的主要步骤如下:
- 对图像进行高斯滤波,去除噪声;
- 计算图像中每个像素点的梯度值和方向;
- 对梯度值进行非极大值抑制,只保留梯度值在其所在方向上的峰值;
- 采用双阈值算法对梯度值进行分割,将高于上阈值的像素点标记为强边缘点,低于下阈值的像素点标记为背景点,位于两者之间的像素点则需要进一步判断;
- 对位于两者之间的像素点进行连接,如果其与强边缘点相邻,则将其标记为弱边缘点,否则标记为背景点。
3. Laplacian算子
Laplacian算子是一种基于二阶导数的边缘检测算子,它可以检测出图像中的灰度变化区域。Laplacian算子的模板如下:
0 1 0
1 -4 1
0 1 0
以该算子为例,对于一幅灰度图像I(x,y),其Laplacian算子响应值L(x,y)的计算公式为:
L(x,y) = I(x-1,y) + I(x+1,y) + I(x,y-1) + I(x,y+1) - 4*I(x,y)
如果L(x,y)的值超过了某个阈值,那么该点被认为是一个边缘点。
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