基于数学形态学的毫米波图像边缘检测方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第4期，总第70期国土资源遥感No．4，20062006年l2月15日REMOTESENSINGFORLAND&RESOURCESDec．，2006基于数学形态学的毫米波图像边缘检测方法赵凌，张祖荫，郭伟(华中科技大学电子-9信息工程系，武汉430074)摘要：讨论了数学形态学的基本原理及其在毫米波辐射遥感图像边缘检测中的应用，提出了一种用灰度形态变换原理进行检测的有效算法。对一幅毫米波图像的实验结果表明，该算法具有较好的抗噪和边缘提取能力，比传统

2、的基于模板的图像边缘检测算法具有更好的边缘提取效果。关键词：图像处理；毫米波辐射图像；边缘检测；数学形态学中图分类号：TP75文献标识码：A文章编号：1001—070X(2006)04—0019—04合而成的，可以定义开、闭、闭一开和开一闭等复合0引言形态运算。腐蚀是一种收缩变换，使整幅图像的灰度值降低；膨胀是一种扩张变换，使整幅图像的灰微波辐射计具有全天时、全天候的工作特点，微度值提高。腐蚀和膨胀都对灰度变化较大的边缘较波遥感图像能够提供可见光和红外所不能获取的信敏感。形态开和形态闭运算则具有

3、去除图像中“尖息。但毫米波图像模糊、空间分辨率不高，往往带有峰”和“凹谷”的作用，所以，在利用形态运算提取图大量的噪声，因此，要识别图像中的物体，进行边缘像边缘的同时，能够去除图像中的噪声，尤其是对脉检测非常重要。冲噪声去除效果更佳。边缘是图像的最基本特征，从本质上说，图像边图像的边缘是由灰度不连续性反映的，图像边缘是图像局部特性不连续的反映，它往往是两个不缘一般具有3个重要特征：①边缘处像素灰度值变同区域的分界线或某个目标的边界。图像边缘提取化呈不连续性；②边缘两侧具有不同的纹理特征；技术一直

4、是图像处理与模式识别的重要环节。传统③边缘处像素灰度值具有方向性。因此，要成功地的边缘检测方法起步较早，已经提出了一些较好的检测出复杂图像的边缘信息，必须综合考虑以上3基于模板和梯度的边缘检测算法，如Sobel、Prewitt、方面的因素。经典的微分算子首先通过检测边缘模Robert及Canny等。但从理论上看，这些检测器都型的一、二阶导数的极值点或零值点检测出图像局属于高通线性滤波器，而噪声和边缘都属于高频范部特征的不连续性，然后再将这些不连续的边缘像围，故对含有大量噪声的图像边缘检测效果并不

5、理素连成完备的边界。但由于噪声也具有灰度变化迅想。并且，毫米波辐射遥感图像通常都具有灰度变速的特点，所以，用微分算子检测边缘存在着“提升化丰富、所含信息量大、背景噪声复杂和边缘密度大噪声”的缺点，如果进行减噪，往往连目标信息也一的特点，一些常见的图像边缘检测算法在微波遥感同去除。毫米波图像由于受诸多因素的影响往往带图像中难以满足实际需要。有大量的噪声，微分算子的边缘检测效果很不理想。数学形态学则可通过有针对性地选择结构元素和变1边缘提取方法换方式对某一类特定目标减弱或加强。形态学边缘检测也就是根

6、据形态学的基本理数学形态学是一门以严格数学理论为基础的学论，利用形态学所定义的腐蚀、膨胀、开运算以及闭科，它从集合的角度来刻画和分析图像，是一种用于运算，选择合理的结构元素，通过形态学中的复合算非线性图像处理和分析的理论。数学形态学定义了法作用于图像，从而得到清晰准确的图像边缘。形两种基本的变换，即腐蚀(Erosion)与膨胀(Dila．态学边缘提取的思想是：经过某种变换后，待提取tion)，形态学的其它运算都是由这两种基本运算复的边缘灰度值变化程度比图像中非边缘部分的要明收稿日期：2006—0

7、2—10；修订日期：2006—03—14维普资讯http://www.cqvip.com国{资酥遥感2006钎显得多．即输出网像边缘部分与输入图像的灰度值也可有针列性地选择结构元素和变换方式．可对某之差要大于非边缘部分的差凼此，须选择一种形一类特定目标进行减弱或加强。在形态学滤波器态变换，既能扩大这个差值，又对非边缘的影响很中．结构元形状和大小的选择非常重要由于许多小。在这一过程中，运算的复合方式和结构元素的图像的细节和小的图像基元尺寸有时小于结构元，特征决定了处理的结果在滤除噪声的同时电可能将

8、图像的细节滤除了，而在形态学边缘检测领域，F一(FeB)、(F0B)一如果选择太小的结构元，则噪声清除不1：净，图像得和(④口)一()等算法常用于对图像边缘的提不到改善。因此，为了达到既消除噪声又平滑图像取，其中，，为待处班的灰度图像，B为结构元素。与保留图像细节的曰的．正确选择结构元的尺寸在形态学运算的要领可归结为形态滤波器结构的设计和结构元素的选择形态运算的方式反映l『处在大部分毫米波图像中，不仅存在微小的噪声理结果与原图像之间的关系，结构元素的选择决定于扰，而且还存在一些干扰区域，为了方便