数字图像边缘检测算法设计与实现

本科毕业论文（设计、创作）题目：数字图像边缘检测算法设计与实现学生姓名：学号：0231002045所在院系：信息与通信技术系专业：电子信息工程入学时间：2010年9月导师姓名：职称/学位：讲师/博士导师所在单位：完成时间：2014年5月安徽三联学院教务处制安徽三联学院毕业论文1数字图像边缘检测算法设计与实现摘要：图像有很多最基本的特征，边缘是其中之一，所以图像处理的主要内容中也有图像的边缘检测，图像的边缘检测也是图像测量技术中的热点。本篇论文是来研究图像边缘检测，图像处理技术已经有很广阔的应用域，图像的边缘检测最主要的意思是将图像的边缘提取出来。本文首先简要的介绍了什么是边缘检测，和边缘检测的一些基本知识和原理，然后回顾了一些经典的边缘检测算法。最后在已有的经典算法基础上进行编程仿真来提取图像的边缘。关键词：图像处理；边缘检测；Hough变换；轮廓跟踪安徽三联学院毕业论文2DesignandimplementationthealgorithmofdigitalimageedgedetectionAbstract：Imageshavealotofthemostbasicfeatures,edgeisoneofthem.Sotheimageedgedetectionisoneofthemaincontentforimageprocessing,theimageedgedetectionhasbeenthehotpointinimagemeasurementtechnology.Thispaperistostudytheimageedgedetection.Imageprocessingtechnologyhasverybroadapplicationfield.Themainmeanofimageedgedetectionistodetectimageedge.Inthisarticle,first,brieflyintroducedwhatisedgedetection,andsomebasicknowledgeandprincipleofedgedetection.Thenreviewssomeoftheclassicaledgedetectionalgorithm.Finally,extractingimageedgeprogrammingsimulationonthebasisoftheexistingclassicalgorithms.Keywords:ImageProcessing,EdgeDetection,Houghmanipulation,contourtracing安徽三联学院毕业论文设计I目录第一章绪论.......................................................................................................................................11.1课程设计选题的背景及意义.............................................................................................11.2图像边缘检测的发展现状.................................................................................................1第二章边缘检测有关知识点..........................................................................................................22.1边缘检测算法的分类.........................................................................................................22.2边缘检测基本步骤.............................................................................................................22.3边缘检测算法评价标准.....................................................................................................3第三章一些经典的边缘检测算子的原理介绍..............................................................................53.1Roberts边缘检测算子......................................................................................................53.2Prewitt算子......................................................................................................................53.3Kirsch算子........................................................................................................................6第四章图像边缘检测相关程算法和程序......................................................................................74.1Hough变换..........................................................................................................................74.2轮廓提取..............................................................................................................................94.4轮廓跟踪............................................................................................................................14第五章程序调式仿真.....................................................................................................................185.1MATLAB简介......................................................................................................................18结论...................................................................................................................................................19致谢...................................................................................................................................................20参考文献...........................................................................................................................................21安徽三联学院毕业论文设计1第一章绪论我们日常生活和工作中获取和交换信息的来源主要是图像，所以图像处理技术涉及到我们生活的方方面面。数字图像处理技术的发展涉及计算机科学、数学、信息技术等科学，也因此与边缘相关的学科对图像处理技术的发展有着很大的影响。随着多年的发展，图像处理技术被运用到很多高科技领域1.1课程设计选题的背景及意义所谓边缘，是指图像中灰度发生急剧变化的区域，或者说是指周围像素灰度有阶跃变化或屋顶变化的那些像素的集合[1]在对图像处理研究中，图像、图形的处理，包括数字图像的处理、储存等是主要的工作。多媒体技术、计算机视觉和计算机模式识别已经逐渐地应用在日常生活中[2]。一个区域的终结和另一个区域的开始就是边缘，边缘普遍存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域、基元与基元之间，图像分割所依赖的重要特征就是边缘，纹理特征的重要信息源和形状特征的基础是边缘。有了图像边缘，物体的几何尺寸可以确定基于有了边缘，并进一步对其测量，物体在空间中的几何位置可以确定，物体的形状特征被确定并对物体进行识别。图像的边缘信息在图像分析和计算机视觉中图像的边缘信息很重要，图像识别中提取图像特征的一个重要属性是边缘。即使它在数字图像处理中有很重要的作用。1.2图像边缘检测的发展现状图像的边缘检测有着很长的研究历史，学术思想非常活跃，不断涌现新理论、新方法，一直是国内外图像处理领域研究的热点一直是图像的边缘检测，现今许多方法和理论己经被提出。目前为止提出的关于边缘检测的方法和理论依然存在不足的地方，在某些具体情况下依然无法很好的检测出目标物体的边缘在某些具体情况下。所以，根据具体的应用要求设计新的边缘检测方法根据具体的应用，或者对现有的方法进行改进以达到满意的结果，研究的主流方向依然是这些依然是。安徽三联学院毕业论文设计2第二章边缘检测有关知识点2.1边缘检测算法的分类随着图像处理技术的发展和多种学科在数字图像处理领域的融合交叉，多种多样的边缘检测算法不断出现。目前，边缘检测方法含有算子法、曲面拟合法、模板匹配法等[3]，分方法为主的是经典边缘检测算法，又可分为一阶微分算法和二阶微分算法。新边缘检测算法有很多种，包含多种学科，有良好的发展形势。如分类图2-1所示：图2-1边缘检测算法分类2.2边缘检测基本步骤通常边缘检测主要包括以下四个步骤[4]（如图2-2所示）:(1)图像滤波边缘检测算法经典算法新算法一阶算法二阶算法Roberts算法Sobel算法Prewitt算法Canny算法Laplace算法LOG算法数学形态法小波变换法神经网络法模糊检测法﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒安徽三联学院毕业论文设计3同属图像中强度变化剧烈的部位是边缘和噪声，所以边缘检测算子对边缘和噪声都很敏感，为了改善与噪声有关的边缘检测算子的性能所以必须使用滤波器。而边缘检测算法主要是基于图像灰度的一阶和二阶导数，导数的计算对噪声很敏感，而边缘检测算法主要是基于图像灰度的一阶和二阶导数，为了改善与噪声有关的边缘检测器的性能须用滤波器。(2)图形增强确定图像各点邻域强度的变化值是增强边缘的基础。可以将邻域强度值有显著变化的点突出显示的算法是增强算法。(3)图像检测图像中有许多梯度幅值比较大的点，然而这些点