基于彩色形态学的图像边缘检测算法-论文.pdf

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1、第36卷第1期武汉理工大学学报(信息与管理工程版)V0I．36No．12014年2月JOURNAL0FWUT(INFORMATION&MANAGEMENTENGINEERING)Feb．2014文章编号：2095—3852(2014)01—0014—04文献标志码：A基于彩色形态学的图像边缘检测算法李雪林，彭斯俊，宋晓丽(武汉理工大学理学院，湖北武汉430070)摘要：基于对彩色图像形态学的研究，提出了一种面向HSI颜色空间的多结构元多尺度的彩色形态学图像边缘检测算法。首先借助彩色形态学的膨胀、腐蚀、开运算和闭运算给出彩色多结构交替顺序滤波算子的相关定义，同时利用交替顺序滤波

2、器(ASF)的优势得到一种混合滤波器(HF)对图像进行滤波；其次引入一种全方位形态结构元再结合多尺度结构元的思想对图像不同方向的边缘进行提取；最后再使用信息熵对各方向的边缘进行融合得到图像整体边缘信息。实验表明，所提出的算法不仅具有良好的抗噪性，而且能够保留更多的图像细节信息。关键词：彩色形态学；HSI颜色空间；多结构元和多尺度元；边缘检测中图分类号：TP391DOI：10．3963／j．issn．2095—3852．2014．叭．004边缘检测是图像处理与模式识别中一个重要1HSI颜色空间形态变换课题，它广泛地应用于图像分割、目标识别和遥感等领域J。彩色图像比灰度图像包含更

3、丰富的HSI彩色空间是建立在人类可接受颜色的基信息，在现实生活中的应用也越来越广。彩色图础上的，并且其日、s、3个分量之间是相互独立像中约有90％的边缘与其灰度图像的边缘是一的，这便可避免在RGB空间中3个分量存在高度样的，但仍有10％的边缘信息是在灰度图像中检相关性的问题。同时HSI彩色空间具有两个特测不到的_3J。因此，对彩色图像边缘信息的研究点：①，分量与图像的彩色信息无关；②H分量和是近年来研究者关注的前沿课题之一。如S分量与人类视觉感知颜色的方式紧密联系。这ZENG4等运用VTV去噪和色差的彩色图像检测使得它可在彩色图像中消去彩色信息(色调和饱方法；MA_5等提出的

4、基于特征融合的彩色图像边和度)强度分量的影响，使其成为开发基于彩色缘检测方法；CHU_6等运用颜色不变量进行边缘描述的图像处理的理想工具。由于形态变换注重和角点检测方法。然而目前研究者大都是在图像的明暗变化，因此运用HSI颜色空间可以把RGB颜色空间中对图像进行边缘提取的，但RGB彩色图像的明暗变化单独用，分量来表示，这可空间是一种不均匀、不直观的颜色空间，人们难以以充分体现出在HSI空间中进行形态变换与灰度将某一RGB值与确定的颜色直观地对应起来，因形态学的相关性。此，也有研究者选取更加符合视觉感觉的HSI1．1RGB空间与HSI空间的相互转换(hue，saturation

5、，intensity)空间进行边缘提取，如经过多年的研究，许多学者已经给出了不同高丽等的基于数学形态学HSI空间的彩色边缘检的RGB空间与HSI空间的相互转换方法，常见的测方法。该算法分别对、S、，3个分量进行边有几何推导法、坐标变换法、分段定义法、Bajon近缘信息检测，然后综合处理得到最后的边缘信息，似算法，以及标准模型法。几种方法的比较分析但该算法的抗噪效果不甚理想。基于以上研究，笔如表1所示。笔者鉴于对分辨率及逆向还原性的者在HSI空间中提出了一种彩色边缘检测算法，并考虑，选择几何推导法来实现RGB空间与HSI空通过相关实验证明了该算法的可行l生和适用性。间的相互转换

6、。收稿日期：2013—07—08．作者简介：李雪林(1985一)，女，河南安阳人，武汉理工大学理学院硕士研究生基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(91324201)．第36卷第1期李雪林，等：基于彩色形态学的图像边缘检测算法l5表1几种常见RGB—HSI相互转换算法的应用比较式中：HF(V)为得到的新的混合滤波器(如式(8))；曰。为结构元。转换方法优点缺点首先，分别使用不同尺度的两个结构元B=002O0几何推导法善耋蒿转换速度较慢0]O1210坐标变换法登粪篓骜霍囊雾分辨力低、效率低1l和B=22222，对图像进行0J0l210分段定义法蔫篱’逆向还葛002O0交替顺序

7、彩色形态开一闭滤波和彩色形态闭一开分辨力、对应关系、滤波，再将这两种滤波效果按30％和70％的比例Bajon近似算法转换速度较快转换均匀性及逆向还原性均差进行叠加处理，即：HF(V)=(0．3(。。曰1·B2)+标准模型法霎鏊篌好’坌蒿鹭及0．7(·曰。。B))()(8)将式(8)用于平滑图像去除噪声。1．2HSI颜色空间形态变换的相关定义由于结构元和曰的尺度不一样，尺度小彩色形态膨胀①。B与彩色形态腐蚀B的结构元的去噪能力弱，但能较好地保护图像的的定义为：细节；而尺度大的结构元却与其相反。因此采用①B