改进的canny算法及其在图像编码中的应用

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1、万方数据第35卷％L35第2l期No．2l计算机工程ComputerEngineering2009年11月November2009·图形图像处理·文章编号：I∞o__3428(2009)2l—0206__02文献标识码：A中朋分类号tTP391．4改进的Canny算法及其在图像编码中的应用史量，彭进业，王大凯，张欢(西北大学信息科学与技术学院，西安710069)瘸要：分析仅以梯度模值作为依据的Canny边缘检测算法的不足，提出一种以曲率加权梯度模值为判据的改进算法以满足基于边缘信息的图像编码压缩对边缘提取的严格要求。实验结果表明，改进的Canny算法能更有效地抑制对于表征图像对象无

2、重要意义的杂乱边缘，更好地反映图像的结构特征，性能优于现行的Canny算法。关健词：边缘检测；Canny算法；图像编码压缩；曲率加权梯度模值ImprovedCannyAlgorithmandItsApplicationinImageCodingSHIJing，PENGJin-ye，WANGDa-kai,ZHANGHuan(SchoolofInformationScienceandTechnology,NorthwestUniversity,Xi’an710069)[Abstract]ThispaperanalyzestheshortageofthecurrentCannyedged

3、etectionalgorithmwhichonlyUSeStheGradientModule(GM)tocharacterizeedgesandproposesanimprovedalgorithmbasedonCurvature·WeightedGradientModule(CWGM)，whichmeetsthespecialneedofedgeextractionforimagecodingcompression．ExperimentalresultsshowthattheimprovedCannyedgedetectionalgorithmcancompressthestr

4、ayedgeswhicharenon-significanttoobjectrepresentationmoreeffectively,anditsperformanceisbetterthanthecurrentCannyalgorithm．[Keywords]edgedetection；Cannyalgorithm；imagecodingcompression；Curvature-WeighedGradientModule(CWGM)l概述图像的数据量十分庞大，图像编码数据压缩已经成为图像处理中的一个蘑要研究课题。在技术上。它可以分为无损压缩和有损压缩。有损压缩编码技术又可以分

5、为第l代图像编码压缩技术和第2代图像编码压缩技术。第1代图像编码技术以香农的信息论中的率失真理论为基础，第2代则是以人的视觉系统特性为基础⋯，它并不追求高峰值信噪比，而是追求高边缘保真度，因此，这种技术有可能在高压缩比的情况下获得在视觉上足够好的重构图像。Mallat等建议的基于二进小波变换的边缘检测与图像霞构算法被认为是第2代图像编码压缩技术的霞大进展。文献[2】提出的基于全变分图像修补模酗的图像编码技术则是这一领域的最新进展。图像的全变分定义为TV(u)=LIV“

6、d口(1)其中，口表示图像的定义域。文献【3】提出了全变分图像复原模型(简称为TV—ROF模型)：min{一．Vu

7、．d』=2+五f@一u0)2d．Q}(2)lEFV其中，U。为输入图像；甜为输出图像；BV表示变分有界函数空间。式(2)对应的Euler-Lagrange方程为22(u一“o)-div(Vu／lVuI)=0(3)文献【2】将以上模型应用于图像修补。这时只要将式(2)中的参数改为五：j五(J，y)e非修补区(4)。【0(‘y)e修补区一其中，五取值足够大，以保证非修补区的图像具有很高的保真度。基于全变分图像修补模型的图像编码算法如下：—_20争一Stepl检测图像边缘。用边缘检测(例如Canny算法)提取所给图像的边缘集合E。另外，l冬I像的定义Ⅸ边界也属于边缘集合E。Step2通过

8、一个小的常数万形成集合E的万邻域(称为管状区)易，记录(编码)易的图像值。Step3在解码过程中，将易看成非修补区，其余的图像区域全都看成修补区，按TV修补模型重构图像。可以看出，边缘检测在此类I冬I像编码系统中起关键作用。记录的边缘数据愈多，重构图像的质量愈高，但编码压缩效率愈低；反之亦然。所以，在基于边缘的图像编码中，对边缘检测提出了十分苛刻的要求：它所输出的每一个像素都应是图像中“有霞要意义的边缘”。目前流行的Canny算法由于其固有的不足而难以适应这种要求。本