11.Edge detection.ppt

视觉系统—原理与应用 黄玉波 Image edge detection Image edge and edge detection Edge detection operator Implement of edge detection In an image, an edge is a curve that follows a path of rapid change in image intensity. Edges are often associated with the boundaries of objects in a scene. Edge detection is used to identify the edges in an image. To find edges, you can use the edge function. This function looks for places in the image where the intensity changes rapidly, using one of these two criteria: Places where the first derivative of the intensity is larger in magnitude than some threshold Places where the second derivative of the intensity has a zero crossing 边缘检测 边缘（edge）是图像的重要属性，代表数字图像中灰度明显变化的点集。一般来说，沿边缘走向的像素灰度变化平缓，而垂直于边缘走向的像素灰度变化剧烈。 边缘检测（edge detection）是机器视觉和图像处理中的基本问题，它可以大幅度地减少数据量，剔除不感兴趣的信息，而保留图像重要的结构属性。 边缘检测 边缘检测的基本思想是先检测图像中的边缘点，再按一定策略连接成轮廓，从而构成边缘图像。 两类方法： 通过寻找灰度一阶导数中的最大和最小值来检测边界，通常是将边界定位在梯度最大的方向。 通过寻找灰度二阶导数的跨零点来寻找边界。 图像处理中经常采用的一阶微分又称为梯度。对于一个给定的函数f(x,y)，其梯度定义为一个矢量： 梯度的两个重要性质是： 其方向指向函数f(x,y)最大变化率的方向。 其幅度大小为： 图像中的微分和梯度 微分→差分 一阶 二阶 图像中的一阶微分 (x,y) (x+1,y) (x+1,y+1) (x,y+1) -1 1 1 -1 -1 -1 1 1 2×2模板 水平方向一阶微分 2×2模板 垂直方向一阶微分 Prewitt算子 -1 0 1 0 0 -1 1 1 -1 0 1 0 -1 0 -1 -1 1 1 Prewitt算子 水平方向 垂直方向 Sobel算子 -2 0 2 0 0 -1 1 1 -1 0 2 0 -2 0 -1 -1 1 1 Sobel算子 水平方向 垂直方向 Roberts算子 1 0 0 -1 0 1 -1 0 Roberts算子 135°方向 45°方向 Canny算子 The most powerful edge-detection method that edge provides is the Canny method. The Canny method differs from the other edge-detection methods in that it uses two different thresholds (to detect strong and weak edges), and includes the weak edges in the output only if they are connected to strong edges. This method is therefore less likely than the others to be fooled by noise, and more likely to detect true weak edges. Canny算子 用高斯滤波器去除图像噪声； 用4个一阶梯度模板分别计算图像水平、垂直以及两个对角线方向的梯度值； 根据高低两个阈值检测出强边缘和弱边缘，并且仅当弱边缘与强边缘相连时才被认为是真实边缘； 以二值图像将边缘结果显示出来。 二阶微分拉普拉斯算子 拉普拉斯二阶导数算子： 在数字图像中可用差分近似表示为： 1 1 1 1 -4 0 0 0 0 二阶微分拉普拉斯算子 边缘检测vs锐化滤波 锐化滤波： 增大原图像像素间的差值，变成边缘清晰的灰度图像。 边缘检测