搜索
班级：计算机科学与技术答辩人：刘亚波指导教师：徐晓蓉论文题目：数字图像边缘检测的研究与实现数字图像边缘检测的研究与实现一、研究背景及前景二、主要内容及工作传统边缘检测算子的分析基于数学形态学的边缘检测算子的分析各种边缘检测算子的MATLAB实现及分析一、研究背景及前景背景意义：图像边缘检测技术起源于20世纪20年代，60年代后期快速发展成为一门新兴学科。图像理解和分析的第一步往往就是边缘检测。前景：目前它已成为机器视觉研究领域最活跃的课题之一，在工程应用中占有十分重要的地位。数字图像处理的应用越来越广,已经渗透到宇宙探索、军事技术、通讯技术、卫星通讯、数字电视、生物医学、工业生产、电视电话、计算机科学等。二、主要内容及工作经典边缘检测算子边缘检测：边缘检测的实质是采用某种算法来提取出图像中对象与背景间的交界线。边缘定义为图像中灰度发生急剧变化的区域边界。二、主要内容及工作经典边缘检测算子1、Sobel算子2、Prewitt算子3、log算子4、canny算子1Sobel算子Sobel图像边缘检测方法，是在图像空间利用两个方向模板与图像进行邻域卷积来完成的。这两个方向模板一个检测垂直边缘，一个检测水平边缘优点：产生的边缘效果较好，对噪声具有平滑作用。缺点：存在伪边缘，定位精度不高。2Prewitt算子（1）为在检测边缘的同时减少噪声的影响，Prewitt算子从加大边缘检测算子出发。由2×2扩大到3×3来计算差分算子，所以其卷积模板为：（2）优点：Prewitt算子在一个方向求微分，而在另一个方向求平均，因而对噪声相对不敏感，有抑制噪声作用。（3）缺点：对噪声有平滑作用，检测出的边缘比较粗，定位精度低，容易损失角点。3log算子（1）log算子：先用高斯函数对图像进行滤波，然后对滤波后的图像进行拉普拉斯运算，算得的值等于0的点认为是边界点。（2）log算子虽然能够有效地检测图像的边缘，但存在两个问题：一是log算子其会产生虚假边界，二是定位精度不高。为了能够得到最佳的检测效果，在实际应用中要充分考虑的选取、模板尺度N的确定、边缘强度和方向、提取边界的精度。其中的大小很对于Log算子来说非常重要，具有控制平滑的作用。4canny算子（1）基本步骤：1用高斯滤波器平滑图像。2再计算滤波后的梯度幅值和方向。3对梯度幅值应用非极大值抑制。4用双阈值算法检测和连接边缘。(2)优点：采用高斯函数对图像进行平滑处理，因此具有较强的噪声抑制能力；(3)缺点：该算子也将一些高频边缘平滑掉，造成边缘丢失。二、主要内容及工作基于数学形态学的边缘检测算子数学形态学是由一组形态学的代数运算子组成的，它的基本运算有：腐蚀（或侵蚀）、膨胀（或扩张）、开启和闭合。1、腐蚀2、膨胀3、开运算4、闭预算1腐蚀腐蚀是表示用某种“探针”(即某种形状的基元或结构元素)对一个图像进行探测，以便找出图像内部可以放下该基元的区域。集合A被B腐蚀，其定义为:AB={x|(B+x)⊆A}其中A称为输入图像，B称为结构元素。AQB由将B平移x仍包含在A内的所有点x组成。Q2膨胀膨胀是腐蚀运算的对偶运算，可以通过对补集的腐蚀来定义集合A被B膨胀，其定义为:以Xc表示集合X的补集，Bv表示B关于坐标原点的反射cvcBXBX][Q=3开、闭运算开运算：先腐蚀后膨胀（3-1）闭运算：先膨胀后腐蚀（3-2）其公式分别为：A○B=(AQB)B（3-1）A=(AB)QB（3-2）B实验结果如右图所示，新的算法采用的是腐蚀算法。在对加噪声的图像进行边缘检测时，连续性比传统算子要好，但是也有不足之处，这种算子对噪声还是比较敏感的。谢谢！