Gabor小波理论的植物根系图像边缘检测研究.pdf

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1、Gabor小波理论的植物根系图像边缘检测研究宋文龙。等Gabor小波理论的植物根系图像边缘检测研究StudyingtheEdgeDetectionofImagesofPlantRootsBasedonGaborWaveletTheory索支龙王互据营阳(东北林业大学教育部生物质材料科学与技术重点实验室，黑龙江哈尔滨150040)摘要：植物根系中提取出的植物根系图像具有噪声较大、受光照强度变化影响大等特点，利用Gabor小波能够多方向、多尺度滤波及确定时频最佳意义下纹理的边缘特性，提出了运用Gabor小波检

2、测植物根系图像边缘的方法。Matlab仿真结果表明，采用该方法提取的轮廓更接近于真实轮廓图像，验证了该方法的有效性和可行性。关键词：植物根系图像噪声边缘检测Gabor小波Matlab仿真中图分类号：’rP215文献标志码：A’Abstract：Theimagesofplantrootthatextractedfromthestudyofplantrootusuallyaccompanywithbignoises。andareaffectedbyvariationofthelightintensity．Be

3、causeGaborwaveletisabletofilterindifferentdirectionandinmultiplescales。anddeterminthecharacteristicsofthegrainedgeunderoptimaltimeandfrequencysignificance，thusitisproposedthatusingGaborwaveletfordetectingimageedgeoftheplantroot．TheresultofMatlabindicatest

4、hatthecontourextractedbythismethodisclosertorealcontourimage。SOtheeffectivenessandfeasibilityofthismethodareverified．Keywords：PlantrootImagenoiseEdgedetectionGaborwaveletMatlabsimulation0引言边缘检{贝4存在一定的复杂性。传统的边缘检测方法虽然易于实现且具有较好的实时陛，但在抗噪性能和边缘定位方面往往不能得到满意的效果¨。

5、1。利用Gabor函数作为滤波器实现纹理分割，能够在时频最佳意义下确定纹理的边缘。从而得到多方向、多尺度的滤波结果，综合这些结果，就可捕捉到绝大多数不同方向的边缘点。植物根系图像边缘检测是数字图像处理技术在植物根系研究中的重要内容。为建立有效的根系分布理论模型一“1，本文构建了一种Gabor滤波边缘提取算子，以获取固坡植物生长过程中根形态的图像；然后在特定方向下，对这些图像进行多尺度边缘信息提取，以获得不同尺度下的边缘特征信息；最后对这些信息进行分析和融合，从中得到植物根系图像边缘轮廓。12DGabor函

6、数2DGabor小波函数定义为‘卜引：国家自然基金资助项目(蝙号：F010602)。修改稿收到日期：2010一08—25。第一作者宋史龙．男。1973年生，2008年毕业于东北林业大学控制理论与控制工程专业，获博士学位，教授；主要从事林业工程自动化、智能控制及检测方面的研究。峨．。(=)=掣e㈠m川ⅦsU3,OaTl’p，一P争](1)or式中：u为Gabor核函数的方向；移为Gabor核函数的尺度；z=(菇，Y)为图像中的一个像素点；”0表示求对应值的欧式范数；

7、

8、}。控制高斯窗口的宽度、振荡部分的波长

9、及方向，定义为k。=kve谢‘，其中，k，=而一∥”为滤波器采样频率，尼一为最大采样频率／为限制频域中核函数距离的间隔因子；∥。=rru／8，为滤波器的方向选择性。参数or决定了高斯窗宽与波长之比，它与滤波器的带宽之间的关系为：一2iⅥ／29，甭+1＼(2)式中：妒为用倍频程表示的半峰带宽。当妒=0．5倍频程时，or一21T；当妒=1倍频程时，or一1T；当9=1．5倍频程时，盯一2．5。式(1)中的Gabor核函数是自相似的，通过对Gabor滤波器进行适当的旋转和尺度变化，即调节方向参数u和尺度参数口(

10、它们可以由母函数统一生成)。每个Gabor核都是由高斯函数包络的复平面波。式(1)方括号中的第一项决定了Gabor核的振荡部分，第二项则补偿直流分量，当参数盯的值较大时，直流分量可以忽略不计。由式(1)可见，Gabor函数蛾．。(Z)是一个帮_C24PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONV01．32No．3March2011Gabor小波理论的植物根系图像边缘检测研究宋文龙，等上的复值函数，设尺¨(z