图像锐化处理及边缘

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1、第6章图像锐化处理及边缘检测杨淑莹教授天津理工大学6.1图像边缘锐化的基本方法图像锐化处理目的:增强图像边缘，目标物体的边缘鲜明，以便于提取目标物体的边界、对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取等，为图像理解和分析打下基础。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。图像边缘锐化的基本方法：图像边缘锐化的基本方法微分运算梯度锐化边缘检测6.2微分运算微分运算应用在图像上，可使图像的轮廓清晰。本节介绍的微分运算有：纵向微分运算；横向微分运算；双方向一次微分运算。1.单向微分运算0

2、012552552552551112542532542540002552552532531102542542542540125400000253-110002550-200-1254000G(i,j)=-f(i,j-1)+f(i,j)G(i,j)=f(i,j)-f(i-1,j)2.双向微分3.微分运算作用相减的结果反映了图像亮度变化率的大小。像素值保持不变的区域，相减的结果为零，即像素为黑；像素值变化剧烈的区域，相减后得到较大的变化率，像素灰度值差别越大，则得到的像素就越亮，图像的垂直边缘得到增强。6.2.1纵向微分运算

3、对灰度图像f在纵方向进行微分，按下式求得：G(i,j)=f(i,j)-f(i-1,j-1)（6-6）2．实现步骤(1)取得原图的数据区指针。(2)开辟一块内存缓冲区，并初始化为255。(3)每个像素依次循环，新图像缓冲区中的当前像素的灰度值等于原图中当前像素的灰度值与其左方的像素的灰度值之差的绝对值。(4)将缓冲区中的图像复制回原图数据区。4．效果对比图(a)原图(b)纵向微分运算图6-2纵向微分运算6.2.2横向微分运算1．理论基础该算法的数学表达式为：G(i,j)=f(i,j)-f(i,j-1)（6-7）2.实现步骤

4、（1）取得原图的数据区指针。(2)开辟一块内存缓冲区，并初始化为255。（3）每个像素依次循环，新图像缓冲区中的当前像素的灰度值等于原图中当前像素的灰度值与其上方的像素的灰度值之差的绝对值。（4）将缓冲区中的图像复制回原图数据区。4．效果对比图图6-3横向微分运算6.2.3双方向一次微分运算1．理论基础对灰度图像f在纵方向和横方向两个方向进行微分。该算法是同时增强水平和垂直方向的边缘。该算法的数学表达式为：G(i,j)=sqrt{[f(i,j)-f(i,j-1)]*[f(i,j)-f(i,j-1)]+[f(i,j)-f(

5、i-1,j)]*[f(i,j)-f(i-1,j)]}2．实现步骤（1）取得原图的数据区指针。(2)开辟一块内存缓冲区，并初始化为255。（3）每个像素依次循环，原图中当前像素的灰度值与其左方的像素的灰度值之差的绝对值的平方，再加上当前像素的灰度值与其上方的像素的灰度值之差的绝对值的平方，所得的平方根即为新图像当前像素的灰度值。(4)缓冲区中的图像复制回原图数据区。4．处理结果(a)原图(b)纵向微分运算(c)横向微分运算(d)双方向一次微分运算图6-4微分运算6.3梯度锐化图像平滑往往使图像中的边界、轮廓变得模糊，为了减

6、少这类不利效果的影响，这就需要利用图像鋭化技术，使边缘变得清晰。梯度锐化常用的方法有：直接以梯度值代替；辅以门限判断；给边缘规定一个特定的灰度级;给背景规定灰度级;根据梯度二值化图像.6.3.1直接以梯度值代替利用双方向一次微分运算，算出梯度后让梯度值等于该点的灰度值。即f(i,j)=G[f(i,j)]。G[f(i,j)]={[f(i,j)-f(i-1,j)]2+[f(i,j)-f(i,j-1)]2}1/2或G[f(i,j)]=

7、f(i,j)-f(i-1,j)

8、+

9、f(i,j)-f(i,j-1)

10、6.3.2辅以

11、门限判断1理论基础G[f(i,j)]={[f(i,j)-f(i-1,j)]2+[f(i,j)-f(i,j-1)]2}1/2G[f(i,j)]+100;G[f(i,j)]≥Tg(i,j)=f(i,j);其它2.实现步骤（1）获得原图像的首地址，及图像的宽和高；（2）开辟一块内存缓冲区，并初始化为255；（3）计算图像的像素的梯度，将结果保存在内存缓冲区；（4）比较像素的梯度是否大于30，是则将梯度值加100，不是则将该像素点的灰度值恢复，如果梯度加100大于255，将其置为255；（5）将内存中的数据复制到图像数据区。4．

12、处理效果图（a)原图(b)辅以门限判断效果图图6-5辅以门限判断效果图6.3.3给边缘规定一个特定的灰度级1.理论基础G[f(i,j)]={[f(i,j)-f(i-1,j)]2+[f(i,j)-f(i,j-1)]2}1/2La;G[f(i,j)]≥Tg(i,j)=（6-13）f(i,j);其它La为一指定的灰度值。2