《mvchp06边缘检测》PPT课件

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1、边缘检测EdgeDetection第6章2021/10/41北京邮电大学自动化主讲课本：1、贾云得，《机器视觉》，科学出版社，2000年2021/10/42北京邮电大学自动化深度阅读：1、D.A.Forsyth,J.Ponce,ComputerVision--Amodernapproach，清华出版社，20042、MilanSonka等著，艾海舟等译，《图像处理、分析与机器视觉》，人民邮电出版社，2003年2021/10/43北京邮电大学自动化边缘(edge)是指图像局部强度变化最显著的部分．边缘主要存在于目标与目标、目标与背景、区域与区域(包

2、括不同色彩)之间，图像分割、纹理特征和形状特征等图像分析的重要基础．图像强度的不连续可分为：(1)阶跃不连续，即图像强度在不连续处的两边的像素灰度值有着显著的差异；(2)线条不连续，即图像强度突然从一个值变化到另一个值，保持一较小行程后又回到原来的值．1、边缘检测的基本定义2021/10/44北京邮电大学自动化两种常见的边缘一阶导数和二阶导数示意图(a)阶跃函数(b)线条函数理论曲线实际曲线一阶导数二阶导数2021/10/45北京邮电大学自动化边缘点(Edgepoint)：在亮度显著变化的位置上的点．边缘段(Edgesegment)：对应于边缘

3、点坐标及其方位．边缘检测器(Edgedetector)：从图像中抽取边缘集合的算法．轮廓(Boundary)：边缘列表或一条表示边缘列表的拟合曲线．边缘连接(Edgelinking)：从无序边缘表形成有序边缘表的过程．边缘跟踪(Edgetracking)：一个用来确定轮廊的图像搜索过程．2、术语定义2021/10/46北京邮电大学自动化3、梯度梯度是一阶导数的二维等效式，定义为矢量(1)向量的方向就是函数增大时的最大变化率方向；(2)梯度的幅值和方向:2021/10/47北京邮电大学自动化用差分来近似梯度：用简单卷积模板表示:注意：与课本不同！

4、2021/10/48北京邮电大学自动化采用上面公式计算的梯度近似值Gx和Gy并不位于同一位置，Gx实际上是内插点[i+1/2,j]处的梯度近似值，Gy是内插点[i,j+1/2]处的梯度近似值．由于这个缘故，人们常常使用一阶差分模板（而不用或模板）来求x和y的偏导数。2021/10/49北京邮电大学自动化基本步骤：（1）滤波：边缘检测算法主要是基于图像强度的一阶和二阶导数，但导数的计算对噪声很敏感，因此必须使用滤波器来改善与噪声有关的边缘检测器的性能．需要指出，大多数滤波器在降低噪声的同时也导致了边缘强度的损失，因此，增强边缘和降低噪声之间需要折

5、衷．4、边缘检测算法2021/10/410北京邮电大学自动化（2）增强：增强边缘的基础是确定图像各点邻域强度的变化值．增强算法可以将邻域（或局部）强度值有显著变化的点突显出来．边缘增强一般是通过计算梯度幅值来完成的．2021/10/411北京邮电大学自动化（3）检测：在图像中有许多点的梯度幅值比较大，而这些点在特定的应用领域中并不都是边缘，所以应该用某种方法来确定哪些点是边缘点．最简单的边缘检测判据是梯度幅值阈值判据．2021/10/412北京邮电大学自动化常用边缘检测器(1)Roberts算子用卷积模板表示：梯度交叉算子梯度幅值计算近似方法：

6、2021/10/413北京邮电大学自动化(2)Sobel算子梯度幅值:其中的偏导数用下式计算：c=2用卷积模板来实现请注意：Sobel算子把重点放在接近于模板中心的像素点．Sobel算子是边缘检测器中最常用的算子之一．2021/10/414北京邮电大学自动化(3)Prewitt算子与Sobel算子的方程完全一样，但c=1该算子没有把重点放在接近模板中心的像素点．2021/10/415北京邮电大学自动化(4)各种算法的比较图6.2用于边缘检测的测试图像(a)原始图像(b)7x7高斯滤波的图像2021/10/416北京邮电大学自动化图6.3各种边缘

7、检测器对未经滤波的图像进行边缘检测的比较．(a)Roberts交叉算子．(b)Sobel算子．(c)Prewitt算子．2021/10/417北京邮电大学自动化图6.4各种边缘检测器对滤波后的图像进行边缘检测的结果．Roberts交叉算子．Sobel算子．Prewitt算子2021/10/418北京邮电大学自动化5、二阶微分算子如果所求的一阶导数高于某一阈值，则确定该点为边缘点．这样做会导致检测的边缘点太多．一种更好的方法就是求梯度局部最大值对应的点，并认定它们是边缘点，通过去除一阶导数中的非局部最大值，可以检测出更精确的边缘．一阶导数的局部最

8、大值对应着二阶导数的零交叉点．这样，通过找图像强度的二阶导数的零交叉点就能找到边缘点．阈值边缘太宽零交叉点2021/10/419北京邮电大学自动化拉普